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dans le cadre du cours Technologies de la Construction de la formation Génie Urbain Licence 3 de l'Université de Paris-Est Marne-La-Vallée
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Université de Marne‐La‐Vallée Cité Descartes 77420 Champs‐sur‐Marne L3 STPI Génie Urbain
POINT Benoît CADOUX Damien GOHIER Malo
Le 3 mai 2007
Lot Chauffage Ventilation
Technologie du bâtiment
Nous avons choisi de traiter les lots chauffage et ventilation car nous considérons que dans le contexte énergétique actuel, ces deux lots tiennent une place très importante dans la lutte contre le gaspillage d’énergie.
La pensée environnementale nouvelle implique un renouvellement des pratiques dans la conception des bâtiments concernant ces lots.
A travers ce travail, nous développerons les aspects techniques des lots, en essayant, à chaque fois que cela est possible, de se référer aux nouvelles technologies et pratiques qui naissent dans la profession pour répondre à un monde plus durable.
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SOMMAIRE
I. ETUDE STRUCTURO‐FONCTIONNELLE DU LOT ___________________________ 4
A. LOT CHAUFFAGE _____________________________________________________ 4
B. CONFORT d’ETE _____________________________________________________ 5
C. LOT VENTILATION ___________________________________________________ 6
D. SYSTEMES COMBINES ________________________________________________ 7
II. REGLEMENTATION, HIERARCHIE DES NORMES _________________________ 8
A. DIRECTIVES EUROPEENNES ____________________________________________ 9
B. DOCUMENTS TECHNIQUES UNIFIES _____________________________________ 9
C. REGLEMENTATION THERMIQUE _______________________________________ 11
D. LES LABELS ________________________________________________________ 21
E. LE DIAGNOSTIC DE PERFORMANCE ENERGETIQUE __________________________ 23
III. LES COUPES TECHNOLOGIQUES DE CONCEPTION ______________________ 24
A. LOT CHAUFFAGE ____________________________________________________ 24
B. LA POMPE A CHALEUR _______________________________________________ 35
C. LE LOT VENTILATION ________________________________________________ 37
IV. DIMENSIONNEMENT ____________________________________________ 43
A. CHAUFFAGE _______________________________________________________ 43
B. VENTILATION SIMPLE FLUX ___________________________________________ 50
V. PLANIFICATION ET ORGANISATION _________________________________ 53
A. PLANNING ________________________________________________________ 53
B. RETRO PLANNING __________________________________________________ 54
C. LIMITES DE PRESTATIONS ____________________________________________ 55
VI. QUALITE ______________________________________________________ 58
A. LES NORMES ISO ___________________________________________________ 58
B. LE PPC ____________________________________________________________ 59
C. ENTRETIEN DU SYSTEME _____________________________________________ 63
VII. ENVIRONNEMENT _______________________________________________ 65
A. LA HQE (HAUTE QUALITE ENVIRONNEMENTALE) _________________________ 65
B. REGLEMENTATION ET ELIMINATION DES DECHETS DE CHANTIER ____________ 66
C. NUISANCES : _______________________________________________________ 69
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VIII. SECURITE ____________________________________________________ 70
A. LE PPSPS __________________________________________________________ 70
B. MESURES DE SECURITE COLLECTIVE ____________________________________ 70
C. EQUIPEMENTS DE PROTECTION INDIVIDUELLE (EPI) _______________________ 71
IX. MISE EN ŒUVRE ________________________________________________ 74
A. LA MISE EN ŒUVRE D’UN PLANCHER CHAUFFANT (SYSTEME PLAQUES A PLOTS) 74
B. LA MISE EN ŒUVRE D’UNE VMC _______________________________________ 78
X. PATHOLOGIES __________________________________________________ 81
A. INTERACTION ENTRE DIVERS MATERIAUX _______________________________ 81
B. PRESENCE DE BOUE DANS LE CYCLE D’EAU CHAUDE _______________________ 82
C. L’ENTARTRAGE _____________________________________________________ 83
D. FEU DE CHEMINEE __________________________________________________ 84
E. DISFONCTIONNEMENT DU CIRCUIT D’AIR EN VMC __________________________ 85
F. Intoxication au monoxyde de carbone ____________________________________ 85
XI. ECONOMIE DU LOT ______________________________________________ 86
A. CHAUFFAGE _______________________________________________________ 86
B. VENTILATION ______________________________________________________ 87
XII. INNOVATION SUR LE LOT _________________________________________ 89
A. LE CHAUFFAGE SOLAIRE A AIR OU MUR PARIETO‐DYNAMIQUE _____________ 89
B. LA CONCEPTION BIOCLIMATIQUE ______________________________________ 90
C. LES BÂTIMENTS PASSIFS _____________________________________________ 92
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I. ETUDE STRUCTUROFONCTIONNELLE DU LOT A. LOT CHAUFFAGE
1. Fonction : Le chauffage a pour but de compenser les différentes déperditions du bâtiment et
d’assurer un confort thermique aux usagers.
2. Structure : Production, transport et diffusion de la chaleur par des corps de chauffe.
Figure 1 Schéma fonctionnel du lot chauffage
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B. CONFORT D’ETE
1. Fonction : Le confort d’été a pour but d’abaisser la température de l’habitat en période estivale.
2. Structure : Absorption de chaleur par des systèmes à détente directe ou à eau glacée.
Figure 2 Schéma fonctionnel du confort d’été
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C. LOT VENTILATION
1. Fonction : La ventilation permet le maintient de conditions confortables : ‐pour les occupants : amenée du volume d’air hygiénique nécessaire à la respiration,
évacuation des poussières, produits gazeux (CO2, CO, NOX …) et des odeurs. ‐pour le bâti : évacuation de la vapeur d’eau.
2. Structure : Système d’extraction et d’entrée d’air.
Figure 3 Schéma fonctionnel du lot ventilation
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D. SYSTEMES COMBINES
1. Fonction : Les systèmes combinés permettent soit d’allier ventilation et traitement thermique soit
chauffage et confort d’été.
2. Structure : Ventilation et traitement thermique : traitement thermique de l’ambiance par flux d’air. Chauffage et confort d’été : système capable de produire du chaud ou du froid à partir du
travail d’un fluide frigorigène. Figure 4 Schéma fonctionnel d'un système combiné
II.
Figure 4 Schéma fonctionnel de systèmes combinés
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REGLEMENTATION, HIERARCHIE DES NORMES
Dans cette partie nous allons lister les différentes normes existantes concernant le domaine de la thermique et de la ventilation. Afin de mieux comprendre la réglementation, nous ferons ce qu’on appelle la hiérarchie des normes.
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A. DIRECTIVES EUROPEENNES On note qu’il existe d’autres réglementations européennes de moindre importance. ‐La directive 93/76/CEE qui prône la mise en œuvre des programmes nationaux dans le
domaine de l'efficacité énergétique ‐La directive 89/106/CEE qui s’intéresse aux installations de chauffage, de refroidissement
et d'aération pour qu’elles soient conçues et construites de manière à ce que la consommation d'énergie requise pour leur utilisation reste modérée.
B. DOCUMENTS TECHNIQUES UNIFIES Les DTU sont des documents qui contiennent les règles techniques relatives à l’exécution
des travaux de bâtiment et sont traditionnellement publiés dans les cahiers du Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB). Ils sont reconnus et approuvés par les professionnels de la construction et servent de références aux experts en assurances et aux tribunaux.
Dans les marchés privés, les DTU ne peuvent être imposés que par contrat ou arrêté ministériel, leur non‐respect peut toutefois entraîner l’exclusion des garanties offertes par les polices d’assurance.
Dans les marchés publics, le respect des DTU est obligatoire. Aujourd’hui, avec l’harmonisation européenne, les DTU tendent à se transformer en
norme française homologuée (HOM), en norme expérimentales (EXP) ou en fascicule de documentation (FD).
La norme et le DTU sont complémentaires, la norme définit le produit quand le DTU règlemente sa mise en œuvre.
1. DTU 45 relatif à l’isolation thermique
DTU 45.1 Octobre 2001 (NF P75‐401) ‐ Isolation thermique des bâtiments frigorifiques et
des locaux à ambiance régulée
2. DTU 65 relatif au chauffage DTU 65.4 Novembre 1997 ‐ Chaufferies aux gaz et aux hydrocarbures liquéfiés ‐
Prescriptions techniques (édition mars 1983) DTU 65.12 Octobre 2000 (NF P50‐601) Réalisation des installations de capteurs
solaires plans à circulation de liquide pour le chauffage et la production d'eau chaude sanitaire
DTU 65.12 Octobre 1998 (NF P50‐601‐1/A1) ‐ Réalisation des installations de
capteurs solaires plans à circulation de liquide pour le chauffage et la production d'eau chaude sanitaire
Capteurs solaires
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DTU 65.3 Octobre 2000 (NF P52‐211) ‐ Travaux relatifs aux installations de sous‐stations d'échange à eau chaude sous pression
DTU 65.3 Octobre 2000 (NF P52‐211‐1/A1) ‐ Travaux relatifs aux installations de
sous‐stations d'échange à eau chaude sous pression DTU 65.6 Mai 1993 (NF P52‐301) ‐ Prescriptions pour l'exécution des panneaux
chauffants à tubes métalliques enrobés dans le béton ‐ Cahier des charges. (Changement de statut du DTU 65.6 de juin 1968)
DTU 65.7 Septembre 1999 (NF P52‐302) ‐ Exécution des planchers chauffants par câbles électriques enrobés dans le béton
DTU 65.8 Mai 1993 (NF P52‐303‐1) ‐ Exécution de planchers chauffants à eau
chaude utilisant des tubes en matériaux de synthèse noyés dans le béton DTU 65.9 Octobre 2000 (NF P52‐304) ‐ Installations de transport de chaleur ou de
froid et d'eau chaude sanitaire entre les productions de chaleur ou de froid et les bâtiments
DTU 65.10 Octobre 2000 (NF P52‐305) ‐ Canalisations d'eau chaude ou froide sous
pression et canalisations d'évacuation des eaux usées et des eaux pluviales à l'intérieur des bâtiments ‐ Règles générales de mise en œuvre
DTU 65.10 Juin 1999 (NF P52‐305‐1/A1) ‐ Canalisations d'eau chaude ou froide
sous pression et canalisations d'évacuation des eaux usées et des eaux pluviales à l'intérieur des bâtiments ‐ Règles générales de mise en œuvre
DTU 65.10 Octobre 2000 (NF P52‐305‐1/A2) ‐ Travaux de bâtiment ‐ Canalisations
d'eau chaude ou froide sous pression et canalisations d'évacuation des eaux usées et des eaux pluviales à l'intérieur des bâtiments ‐ Règles générales de mise en œuvre
3. DTU 67 relatif à la réfrigération
DTU 67.1 Mai 1993 (P75‐411) ‐ Isolation thermique des circuits frigorifiques
4. DTU 24 relatif à la fumisterie DTU 24.1 Octobre 2000 (NF P51‐201) ‐ Travaux de fumisterie ‐ Cahier des charges
DTU 24.1 Octobre 1999 (NF P51‐201/A1) ‐ Travaux de fumisterie ‐ Cahier des charges
DTU 24.1 Octobre 2000 (NF P51‐201/A2) ‐ Travaux de fumisterie ‐ Cahier des
charges
Planchers Chauffants
Sous stations d’échange
Canalisation d’eau chaude ou froide
Travaux relatifs aux conduites de cheminée
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DTU 24.2.1 Octobre 2000 (NF P51‐202/A1) ‐ Cheminées à foyer ouverts équipées
ou non d'un récupérateur de chaleur utilisant exclusivement les bois comme combustible ‐ Cahier des clauses techniques
DTU 24.2.2 Octobre 2000 (NF P51‐203/A1) ‐ Cheminées équipées d'un foyer
fermé ou d'un insert utilisant exclusivement le bois comme combustible ‐ Cahier des clauses techniques
DTU 24.2.3 Février 1995 (NF P51‐204‐1) ‐ Cheminées équipées d'un foyer fermé
ou d'un insert conçu pour utiliser les combustibles minéraux solides et le bois comme combustibles
5. DTU 68 relatif à la ventilation
DTU 68.1 Juillet 1995 (XP P50‐410) ‐ Installation de ventilation mécanique contrôlée :
règles de conception et de dimensionnement DTU 68.2 Mai 1993 (NF P50‐411) ‐ Exécution des installations de ventilation mécanique
6. DTU 61 relatif aux installations de gaz
DTU 61.1 Novembre 1997 ‐ Installations de gaz DTU 61.1 Décembre 2001 (NF P45‐204) ‐ Installations de gaz dans les locaux d'habitation –
C. REGLEMENTATION THERMIQUE Contrairement aux DTU qui s’occupent de la phase de mise en œuvre, la règlementation
fixe des modalités à respecter au moment de la conception. Suite à la ratification du protocole de Kyoto par la France en 1997, une deuxième
réglementation plus exigeante et complète que celle de 1974 a été créée en 2000 et mise en application en 2001 pour répondre aux nouvelles aspirations environnementales et contribuer aux économies d’énergies (le secteur du bâtiment représentant 40% de la consommation d’énergie totale et le chauffage 60% de la consommation du bâtiment). Il faut notamment tenir compte du fait qu’en dix ans les gaz à effet de serre issus du bâtiment subissent une forte hausse.
Cheminées à foyer fermé
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1. La RT 2000 De manière générale, on peut dire que les calculs relatifs à la RT 2000 s’articulent autour
de trois composantes : ‐ La prise en compte des déperditions surfaciques et linéaires des bâtiments avec des
coefficients de moyen de déperdition Ubât et Ubât réf. Le Ubât permet de situer la déperdition par transmission à travers l’enveloppe par rapport à
une valeur de référence Ubât réf calculée en fonction de caractéristiques thermiques de référence des composants de l’enveloppe (Umax [W/m².K], Ψmax [W/m.K]). En clair le bureau d’étude va comparer la réglementation avec ce qu’il va prescrire comme matériaux et matériels pour le bâtiment.
‐ La détermination d’une température intérieure conventionnelle (Tic) maximale en période estivale par rapport à une température de référence (Tic réf) calculée à partir de caractéristiques de référence. Le but de ce calcul est de concevoir un bâtiment capable de limiter une montée en température excessive de l’ambiance ainsi que le recours systématique de la climatisation lors des fortes chaleurs. La méthode de calcul s’intéresse aux performances des vitrages (protection solaire des vitrages), inclinaison et orientation des façades, zone climatique, inertie du bâtiment, …
‐ La prise en compte des consommations d’énergie avec les coefficients C et Cref. Le coefficient C doit être inférieur à un coefficient Cref calculé en fonction de caractéristiques thermiques de référence (isolation, modes de chauffage et de production d’eau chaude sanitaire, système de ventilation, systèmes d’éclairage, …).
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2. La RT 2005
En ce qui concerne la RT 2005, il faut savoir qu’elle est applicable aux bâtiments neufs dont
le permis de construire est postérieur au 1er septembre 2006. Publiée dans le Journal Officiel du 25 mai 2006 (Décret n° 2006‐ 592 et Arrêté du 24 mai
2006) et d'application obligatoire depuis le 1er septembre 2006, la RT 2005 renforce les exigences de 15 % en moyenne par rapport à la RT 2000. Le renforcement des exigences sur le bâti vise en priorité les ponts thermiques avec un renforcement d'environ 20 % par rapport à la RT 2000.
Dans la RT 2005, les bâtiments sont répartis selon deux catégories : les CE1 et les CE2. Les locaux répondant aux caractéristiques du tableau suivant sont classés CE2, les autres
sont CE1.
Système de Refroidissement
Zone Usage Zone
Climatique Exposition au Bruit
des baies Altitude
Oui Habitation ou Hébergement
H2d ou H3 BR2 ou BR3 ≤ 400 m
Oui Enseignement H2d ou H3 BR2 ou BR3 ≤ 400 m
Oui Bureaux ‐ BR2 ou BR3 ou
baies pas ouvrables
‐
Oui Bureaux H1c ou H2c ‐ ≤ 400 m
Oui Bureaux H2d ou H3 ‐ ≤ 800 m
Oui Commerce ‐ ‐ ‐
Oui Spectacle ou conférence ou salle polyvalente
‐ ‐ ‐
Oui Etablissement sanitaire ‐ ‐ ‐ Tableau 1 Classification des bâtiments (CE2)
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a) Zones climatiques La RT 2005 divise la France en huit grandes zones climatiques. Ces dernières interviennent
dans les critères de classification du bâtiment mais aussi dans le calcul des coefficients (Ubât, Ubât réf, C, Cref, Tic, Tic rèf).
b) Angle d’ensoleillement En bleu, sont indiqués les pourcentages de vitrage conseillés pour les bâtiments en
fonction de l’orientation des parois.
Figure 2 été
Figure 3 hiver
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c) Calcul du Ubât et du Ubât réf Ubât = HT/AT
‐ HT : Coefficient des déperditions par transmission entre locaux chauffés d’une part et extérieur, sol et locaux non chauffés d’autre part [W/K]
‐ AT : Surface intérieure totale des parois qui séparent l’espace chauffé de l’extérieur, du sol et des locaux non chauffés [m²] HT = HD + HS + HU
HD : Coefficient des déperditions par transmission entre locaux chauffés et l’extérieur HU : Coefficient des déperditions par transmission entre locaux chauffés et non chauffés HS : Coefficient des déperditions par transmission entre locaux chauffés et le sol Calcul de HT : HT = S x Ubât / 1000 (1000 = Pour avoir le résultat en kW) a : coefficient de déperditions selon les parois (en W/m².K) L : linéique de pont thermique (en W/m.K)
Ubât réf =
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Parois Coefficient
ai
Zones Climatiques
Surface ou longueur
H1, H2 et H3 > 800
m
H3 ≤ 800m
Déperditions surfaciques
Murs en contact avec l'extérieur ou le sol a1
(W/m².K) 0,36 0,40 A1
Planchers hauts et toitures autres que ceux pris en compte dans A3
a2 (W/m².K)
0,20 0,25 A2
Planchers en béton ou en maçonnerie et planchers à base de tôles métalliques
nervurées
a3 (W/m².K)
0,27 0,27 A3
Planchers bas a4
(W/m².K)
0,27 0,36 A4
Portes, à l'exception des portes entièrement vitrées
a5 (W/m².K)
1,50 1,50 A5
Fenêtres, portes vitrées, portes‐fenêtres, parois transparentes et translucides.
a6 (W/m².K)
2,10 2,30 A6
Fenêtres, portes vitrées, portes‐fenêtres, parois transparentes et translucides.
a7 (W/m².K)
1,80 2,10 A7
Ponts thermiques de liaison au niveau du plancher
Bas a8
(W/m.K) 0,40 0,40 L8
Intermédiaire (maisons individuelles) a9 (W/m.K)
0,55 0,55 L9
0,60 0,60 Intermédiaire (autres bâtiments)
Haut (maisons individuelles) a10 (W/m.K)
0,50 0,50 L10
0,60 0,60 Haut (autres bâtiments) Tableau 2 Tableau des coefficients ai en fonction des zones climatiques
Type de bâtiment Ubât-max
Maisons individuelles Ubât-ref X 1,20
Autres bâtiments à usage d'habitation Ubât-ref X 1,25
Autres bâtiments Ubât-ref X 1,50
Tableau 3 Tableau donnant le Ubatmax admissible suivant le type de bâtiment
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d) Calcul de Cep et Cep ref
Une source d’énergie primaire (EP) est une forme d’énergie disponible dans la nature avant toute transformation.
Le coefficient Cep du bâtiment est exprimé en kWh d’énergie primaire par m² par an. Il est obtenu par la formule suivante : Cep = Cch Cep‐ch + Cfr Cep‐fr +Cecs Cep‐ecs + Cecl Cep‐ecl +Cvent Cep‐vent + Caux Cep‐aux – Cepv Cep‐pv [kWh
e.p./m²/an] Cch : consommation conventionnelle d’énergie du bâtiment correspondant au chauffage
hors auxiliaires et ventilateurs, en kWh/m2, Cfr : consommation conventionnelle d’énergie du bâtiment correspondant au
refroidissement hors auxiliaires et ventilateurs, en kWh/m2, Cecl : consommation conventionnelle d’énergie du bâtiment correspondant à l’éclairage, en
kWh/m2, Cecs : consommation conventionnelle d’énergie du bâtiment correspondant à l’eau chaude
sanitaire hors auxiliaires, en kWh/m2, Cvent : consommation conventionnelle d’énergie du bâtiment correspondant aux
ventilateurs, en kWh/m2, Caux : consommation conventionnelle d’énergie du bâtiment correspondant aux autres
auxiliaires de distribution et génération, en kWh/m2, Epv : fourniture d'énergie photovoltaïque, en kWh/m2, Cep‐ch, Cep‐fr, Cep‐ecs, Cep‐ecl, Cep‐vent, Cep‐aux, Cep‐pv : coefficients de transformation en énergie
primaire correspondant respectivement au chauffage, au refroidissement, à l’eau chaude sanitaire, à l’éclairage, à la ventilation et au photovoltaïque.
Si par exemple le chauffage utilise deux énergies le produit Cch*Cep‐ch est remplacé par
Cch(1)*Cep‐ch(1) + Cch(2)*Cep‐ch(2) ; le produit d’indice 1 correspondant à l’énergie 1 et le produit d’indice 2 à l’énergie 2.
e) Les coefficients de transformation en énergie primaire sont donnés dans le tableau suivant
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Le coefficient d’énergie primaire est, de manière imagée, la chaleur que peut fournir un élément de la nature et qui peut être récupérée par l’usager.
Par exemple, quand on brûle du bois dans un insert, la chaleur dégagée par la combustion correspond à la chaleur ressentie par l’usager. Pour ce qui est de l’électricité, dans un premier temps, quelque soit le combustible, on va produire de la chaleur dans une centrale thermique puis on va la turbiner pour transformer cette énergie thermique en énergie électrique. Compte tenu du rendement de 50% de ce type d’installation de conversion et des pertes dues au transport jusqu’au lieu de consommation, en moyenne, pour récupérer 1kWh de chaleur par électricité dans notre logement, il faut produire initialement 2,58 kWh de chaleur au niveau de la centrale thermique.
Le coefficient Cep doit être inférieur ou égal au coefficient de référence (Cep réf) : Cep ≤ Cep réf
Jusqu'au 31/12/2007, pour les bâtiments autres que d'habitation de catégorie CE1
climatisés (calculé en le considérant de catégorie CE2) : Cep ≤ 0,9.Cep réf
2. Pour les bâtiments à usage d'habitation pour lesquels plus de 90 % de la surface est
chauffée par une énergie autre que le bois : Cep ≤ Cep max
Type de chauffage Zone climatique Cepmax
Combustibles fossiles
H1 130
H2 110
H3 80
Chauffage électrique y compris les pompes à
chaleur
H1 250
H2 190
H3 130 Tableau 4 Consommation d'énergie maximale Cepmax en KWhep/m².an
f) Température intérieure de confort (Tic) On doit avoir Tic ≤Ticref Avec Ticref qui change selon la zone climatique prise en considération Tic qui dépend de l’inertie du bâtiment (capacité à emmagasiner de la chaleur ou du
froid, le béton a une forte inertie thermique contrairement au bois)
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g) Débits autorisés
Type de local Sans accueil du public‐
débit (m3/h) Avec accueil du public‐
débit (m3/h)
Par pers.
Par m²
Par local
Par pers.
Par m²
Par local
Entrée d'air
Hall recevant du public ‐ ‐ 18 2,6 ‐Poste d'accueil 25 ‐ 25 2,5 ‐Salle d'attente ‐ ‐ 18 9 ‐
Bureaux individuels < 25 25 25 ‐ 25Bureaux collectifs 25 ‐ 25 2,5 ‐
Espace à cloisonnement mobile
25 1,8 ‐ ‐ ‐ ‐
Sortie d'air
Cabinets d'aisance ‐ 30 ‐ ‐ 30Cabinets d'aisance
groupés ‐
30 + 15N
‐ ‐ 30 + 15N
Tableau 5 Réglementation sur la ventilation, débits minimaux autorisés Ces valeurs sont prises en compte au moment du dimensionnement du système de
ventilation mais aussi dans le bilan thermique du bâtiment.
RT 2000 RT 2005
Consommation d'énergie
Chauffage + Ventilation + ECS + Eclairage en non résidentiel
Chauffage + Refroidissement + Ventilation + ECS + Eclairage
Exigence : Cep ≤ Cepréf Exigence : Cep ≤ Cepréf
Cep ≤ Cepmax pour les bâtiments d'habitation
Méthode de calcul : Th‐C et Th‐E Méthode de calcul : Th‐C‐E
Unité : kWh ep/ m².an Unité : kWh ep/m².an
Température intérieure d'été
Par bâtiment Par zone d'usage
Zones climatiques
3 zones Hiver et 4 zones Eté 8 zones Tableau 6 Les nouveauté de la RT2005 par rapport à la RT2000
En plus de la RT 2000, la RT 2005 prend en compte la consommation énergétique du
système d’éclairage dans l’habitat afin d’utiliser un matériel plus performant. Par exemple, les électriciens de bureaux d’études doivent respecter une valeur maximale de 13W/m² pour leurs luminaires.
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Parois Coef. Umax. (W/m²K)RT 2000 RT 2005
Murs en contact avec l'extérieur ou avec le sol 0,47 0,45
Murs en contact avec un volume non chauffé ‐ 0,45/b*
Planchers bas donnant sur l'extérieur ou sur un parking collectif 0,36 0,36
Planchers bas donnant sur un vide sanitaire ou sur un volume non chauffé
0,43 0,40
Planchers hauts en béton ou en maçonnerie, et toitures en tôles métalliques étanchées (DTU 43.3)
0,36 0,34
Planchers hauts en couverture en tôles métalliques (DTU 40.35) ‐ 0,41
Autres planchers hauts 0,30 0,28
Fenêtres et portes‐fenêtres prises nues donnant sur l'extérieur 2,90 2,60
Façades rideaux 2,90 2,60
Coffres de volets roulants ‐ 3,00 Tableau 7 Comparaison des garde‐fous des coefficients de transmission surfacique Comme on a pu le dire jusqu’à présent, on remarque que les exigences en matière
d’isolation ont été renforcées. Par exemple, pour un mur classique en contact avec l’extérieur ou le sol, le Umax est passé de 0,47 à 0,45 w/m².K, cela signifie que l’on autorise une déperdition de 45 Watts pour une surface de mur de 1m² et un écart de température entre les deux faces du mur de 1°C (=1K).
Type de bâtiment Ψ (W/m.K)RT 2005 RT 2000
Maisons individuelles 0,65 (0,75 jusqu'au 31/12/2007) 0,99
Autres bâtiments à usage d'habitation
1,0 1,10
Bâtiments à usage autre que d'habitation
1,2 (1,35 jusqu'au 31/12/2007) Pour les liaisons avec des planchers hauts à base de tôles métalliques nervurées : 2 (jusqu'au 31/12/2006)
1,35
Tableau 8 Comparaison des garde‐fous des coefficients de transmission linéique Le Ψ est le coefficient de transmission thermique linéique, il quantifie l’énergie perdue par
les ponts thermiques.
P a g e | 21
h) Importants ponts thermiques au niveau des dalles entre étages et de certains murs intérieurs d'appartements mise en œuvre douteuse de l'isolant.
D. LES LABELS Outre la réglementation que le maître d’ouvrage doit respecter, pour donner un autre
cachet à son bâtiment ce dernier peut aussi lui faire certifier différents labels. Le label «performance énergétique» atteste que le bâtiment respecte un niveau de
performance énergétique globale supérieur à l'exigence réglementaire et des modalités minimales de contrôle.
A l'heure actuelle, ce label comprend deux niveaux : ‐ Le label « Haute Performance Energétique, HPE 2005 » correspond à une consommation
conventionnelle d'énergie inférieure de 10% à la consommation conventionnelle de référence de la réglementation 2005;
‐ Le label « Très Haute Performance Energétique, THPE 2005 » correspond à une consommation conventionnelle d'énergie inférieure de 20% à la consommation conventionnelle de référence de la réglementation 2005.
Exemple de ponts thermiques entre une dalle et un mur avec une isolation intérieure
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Ces niveaux de performance traduisent la volonté d'amélioration de la performance énergétique des bâtiments neufs : ils sont encore plus ambitieux que ceux du HPE‐2000 qui correspondaient à une consommation conventionnelle d'énergie inférieure respectivement de 8% et 15% à la consommation conventionnelle de référence RT2000.
Un label « bâtiment économe en énergie » donnera prochainement à la France la possibilité de valoriser les constructions consommant très peu d'énergie, dans la lignée des labels « passivhaus » en Allemagne et « Minergie » en Suisse.
Pour obtenir ces labels, les constructeurs devront mobiliser toutes les techniques permettant d'économiser l'énergie, ce qui permettra au secteur de la construction de faire un grand pas vers l'objectif de division par quatre des émissions de gaz à effet de serre à l'horizon 20501.
Tableau 9 Consommation de chauffage en KWh/m².an
1 Comparaison détaillée des labels les plus couramment utilisés en annexe 1.
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E. LE DIAGNOSTIC DE PERFORMANCE ENERGETIQUE A partir du 1er novembre 2006, un diagnostic de performance énergétique devra être
réalisé lors de ventes de bâtiments ou parties de bâtiments. Le diagnostic de performance énergétique est un des dispositifs importants du Plan Climat pour renforcer les économies d’énergie et réduire les émissions de gaz à effet de serre dans le domaine du bâtiment.
Le diagnostic de performance énergétique comporte deux étiquettes:
Il permettra aux personnes désireuses d’acheter un bien immobilier: ‐ d’être informées sur les caractéristiques thermiques (chauffage, production d’eau
chaude,…) du bien qu’elles souhaitent acheter, sur les consommations d’énergie et sur une estimation des coûts dus à ces consommations.
‐ d’être sensibilisées à la lutte contre l’effet de serre, par l’évaluation de la quantité de gaz à effet de serre (en kilogramme de dioxyde de carbone par m²) émis en raison de la consommation d’énergie du bâti.
De plus, ce dispositif va inciter le vendeur à réaliser des travaux pour diminuer les
consommations énergétiques dans le but de rendre son bien plus économe et donc plus attractif aux yeux d’éventuels repreneurs.
Pour les logements avec un chauffage individuel, une méthode conventionnelle de calcul des consommations est mise à disposition des diagnostiqueurs par le ministère. Pour les logements et les locaux situés dans un bâtiment disposant d’un chauffage collectif, la consommation moyenne est calculée à partir des différentes factures d’énergies ou des relevés de charges.
K
Tableau 11 Consommation d'énergie Tableau 10 Impact sur l'émission de gaz à effet de serre
kWh/m² an
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III. LES COUPES TECHNOLOGIQUES DE CONCEPTION
A. LOT CHAUFFAGE
1. Le Chauffage urbain
Le réseau de chaleur, ou réseau de chauffage urbain, est un équipement collectif qui vise à
produire et distribuer à des utilisateurs de la chaleur sous forme d’eau chaude ou de vapeur d’eau. Le fluide est acheminé par des canalisations (le réseau de distribution) desservant les
immeubles équipés de postes de livraison (les sous‐stations). La vapeur ou l'eau chaude cède une partie de ses calories aux installations de l'immeuble.
Un réseau de chaleur fonctionne en circuit fermé : il comprend donc toujours au moins
deux canalisations : l'une pour conduire le fluide vers les utilisateurs, l'autre pour son retour. Le réseau de chauffage urbain implique trois éléments fondamentaux: les centres de
production, le réseau de distribution et les postes de livraison.
a) La production de chaleur La production de chaleur est assurée par des installations thermiques comprenant :
‐ les unités de stockage de combustibles, ‐ les fours et les chaudières, ‐ la cheminée d'évacuation des rejets gazeux et leurs dispositifs de traitement, ‐ les unités de déminéralisation et d’adoucissement d’eau,… Différentes sources d’énergie peuvent être utilisées pour produire la chaleur : le gaz
naturel, le charbon et le fioul, la valorisation énergétique des déchets. Il existe des centrales qui produisent de la vapeur surchauffée (plus de 200°C et 20 bars de
pression) et certaines qui produisent une eau chaude de l’ordre de 90°C (réseau basse température).
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b) La distribution de chaleur
Le fluide produit par les unités vues précédemment est
distribué par un réseau maillé et interconnecté. La distribution s’effectue par l’intermédiaire de deux canalisations, une pour l’aller et une pour le retour. Celle de l’aller est dimensionnée en fonction de l’état de l’eau, celle du retour uniquement pour de l’eau liquide car dans le cas d’utilisation de vapeur d’eau, celle‐ci se condense en cédant sa chaleur au niveau des sous‐stations.
Les canalisations sont principalement en acier recouvert de polyuréthane expansé et de polyéthylène pour l'isolation thermique.
c) Les postes de livraison
La chaleur est délivrée aux utilisateurs (habitat, bâtiments publics et tertiaires, entreprises
industrielles...) à partir d'un branchement effectué sur le réseau principal vers un poste de livraison muni d’un échangeur de chaleur. Ce dernier transfert la chaleur du réseau primaire à un réseau secondaire propre au bâtiment. La chaleur est principalement destinée au chauffage et à la production d’eau chaude sanitaire.
Poste de livraison
Les avantages du réseau de chaleur par rapport à des productions décentralisées : ‐ maîtrise des coûts par la centralisation de la production et de l'achat de l'énergie
(combustible, énergie récupérée lors de la valorisation des déchets ménagers,...) ‐ maîtrise de l'impact environnemental (rejets des produits issus de la combustion) par
une amélioration du rendement de la production de chaleur. En effet, une chaudière centralisée est gérée de manière plus professionnelle (contrôle accru de la combustion ‐‐> meilleure combustion ‐‐> rejets plus propres) qu'un ensemble de petites unités incapables de maîtriser leur combustion pour avoir des rendements constants à long terme.
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‐ sécurité des bâtiments (absence du stockage de combustible dans les immeubles) et des utilisateurs (absence de chaudière individuelles souvent mal réglées, donc nocive).
‐ gain de place dans les bâtiments, à la place d'une chaudière et d'un stockage de combustible, on se retrouve uniquement avec un échangeur de chaleur.
d) Les inconvénients
‐ difficulté de mise en place et d'entretien des réseaux souterrains. ‐ pour accroître la rentabilité, nécessitée d'un réseau dense à une relative proximité de la
production. ‐ zone sensible aux alentours d'une centrale de production. (Rejets atmosphériques,
importante aire de stockage de combustible, pollution visuelle aussi avec la cheminée).
2. Le Chauffage central Le chauffage central est un mode de chauffage dont la production de chaleur est assurée
par un générateur thermique (chaudière), puis véhiculée vers des corps de chauffe (radiateurs, panneaux rayonnants, convecteurs, planchers chauffants) par l’intermédiaire d’un fluide caloriporteur (eau, vapeur…) circulant dans un réseau de distribution hydraulique.
Ce type de chauffage peut être utilisé pour chauffer les pièces d’un logement mais également servir à produire de l’eau chaude sanitaire tout en chauffant l’ensemble de l’habitat.
L’inconvénient majeur du chauffage central est son coût de mise en œuvre. Ce type de chauffage peut être très varié selon le combustible choisi et le type de
chaudière.
Il existe ainsi différents modes de chauffage central : ‐ Chauffage central individuel : qui ne concerne qu'un logement (un appartement, une
maison). ‐ Chauffage central collectif : concernant plusieurs logements (immeuble). Dans ce cas, le
générateur (la chaudière) alimente un ensemble d'émetteurs (radiateurs,…) dans plusieurs logements. Il présente comme avantages :
‐ la réduction du nombre de générateurs thermiques, et donc moins de manipulation de combustibles avec une amélioration de la sécurité et une maîtrise de la pollution atmosphérique,
‐ la limitation du volume occupé par les générateurs et une maintenance moindre, ‐ la rentabilité de l'utilisation du combustible avec un achat groupé,
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Les sources de combustion sont également variées (gaz, fioul, bois, granulés…) comme le types de chaudières :
‐ les chaudières traditionnelles, dont la température de service est limitée lors de leur conception.
‐ les chaudières basses température, fonctionnent à une température plus basse que les chaudières classiques. Elles permettent de réaliser des gains de consommation de l’ordre de 10% par rapport à une chaudière moderne standard.
‐ les chaudières à condensation, conçues pour la condensation d’une grande partie de la vapeur d’eau contenue dans les fumées permettent d’augmenter le rendement global, au‐delà des limites des chaudières traditionnelles (20%) ou basse température. En effet, ces chaudières récupèrent une quantité importante de chaleur contenue dans la vapeur d’eau des gaz de combustion. Cette technologie se distingue aussi par des émissions polluantes minimales et par un mode de chauffage particulièrement économique.
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3. Configuration d’un radiateur de chauffage central :
(1) le robinet de réglage (standard ou thermostatique), généralement placé en haut du radiateur. C’est à partir de cet endroit que l’eau chaude entre dans le radiateur
(2) purgeur du radiateur : toujours placé en haut, il permet de retirer l’air présent dans ce corps de chauffe.
(3) vanne de retour d’eau vers la chaudière (généralement placée en quinconce par rapport au robinet de réglage), elle se situe sur la partie basse de la tuyauterie et permet de changer de radiateur (évite la remonté de l’eau).
4. Régulation
La régulation du chauffage a pour fonction de maintenir les conditions de température
intérieure souhaitées en fonction de la météo et la chaleur plus ou moins dégagée par les équipements et les occupants. Les dispositifs de régulation sont adaptés au mode de chauffage. Ils peuvent être centraux et commander alors le fonctionnement de l’ensemble de l’installation de chauffage ou être répartis dans les pièces d’un logement. Associés à une programmation, les régulateurs permettent de moduler le chauffage en fonction des pièces, de leur occupation, des heures de la journée, des tarifs d’énergie.
a) Les différents principes de régulation
Pour assurer ces fonctions, la régulation commande la puissance de chauffage : ‐ soit en fonction de la température extérieure : à chaque valeur de température
extérieure correspond une fourniture de chauffe. Cette relation est établie selon les caractéristiques du bâtiment et de l’installation. Ce système utilise ainsi la température extérieure pour anticiper les changements de température à l’intérieur Régulation centrale ;
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‐ soit en fonction de la température intérieure, mesurée en un ou plusieurs endroits dans le logement Régulation terminale.
Exemple de deux systèmes de régulation de chauffage central
Voici les différents composants d’un système de régulation d’un chauffage eau chaude :
‐ le robinet (ou vanne) thermostatique placé au niveau du radiateur est un système de régulation individuel (différent selon les pièces) permettant de réguler le débit d’eau du radiateur afin que celui‐ci chauffe plus ou moins selon la position donnée et la température de la pièce.
La position de réglage va généralement de 1 (le moins chaud) à 5 (le plus chaud). Il y a aussi une position * (antigel) avant la fermeture complète.
Pour un salon ou une cuisine, la vanne se règle ordinairement entre 3 et 4 (20‐22°C). Sur 4 (22°C) pour une salle de bains. Entre 2 et 3 (18‐20°C) pour une chambre à coucher. Sur 2 (17°C) dans un hall. Et sur 1‐2 (15‐17°C) dans les pièces qu'on utilise rarement: chambre d'amis, buanderie, etc. La particularité de ce système réside dans la présence d’un système mécanique (sorte de poussoir) qui se dilate et se contracte en fonction de la température ambiante.
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Lorsque la température ambiante baisse, le mécanisme se contracte, laissant entrer davantage d'eau chaude dans le radiateur pour augmenter le chauffage.
Lorsque la température ambiante augmente, il se dilate et
ferme partiellement l'arrivée d'eau. Une vanne thermostatique permet ainsi de réaliser des
économies d’énergie car elle se ferme en cas d’apport de chaleur autre que le chauffage.
Aujourd’hui, il existe des vannes thermostatiques programmables.
‐ Le robinet de réglage est là pour équilibrer le système au niveau des pertes de charge. Par exemple un radiateur qui se trouve près de la chaudière verra son robinet de réglage plus « serré » qu’un radiateur plus loin pour éviter que le premier prenne tout le débit et que le dernier ne soit plus alimenté.
‐ Le thermostat d’ambiance permet quand à lui de réguler la chaudière en fonction de la
température qu’il y a dans la pièce principale. Des conflits peuvent survenir avec le robinet thermostatique quand les deux sont sur la même installation. En effet, il est conseillé d’ouvrir au maximum tous les robinets pour que le thermostat puisse agir en toute liberté. Néanmoins ce type de pratique remet en cause la nécessité des robinets car on ne fait plus "du pièce par pièce" mais on est plutôt sur une régulation générale.
‐ La sonde extérieure peut elle aussi commander la chaudière en mesurant la température
extérieure se trouvant sur la partie nord du bâtiment.
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5. Les différents corps de chauffe
a) Eaux chaudes
‐ Radiateur
‐ Sèche serviette
‐ Plancher chauffant (en serpentin ou en escargot)
‐ Panneau rayonnant (eau très chaude fonctionnant principalement en rayonnement et non en convection)
‐ Plafond chauffant C’est un système de plafond suspendu rayonnant, chauffant ou rafraîchissant. Éléments composés d’une dalle en fibre minérale en sous face et d’une nappe avec deux circuits distincts de serpentins (eau chaude, eau froide) intégrées dans un panneau isolant. Finition en deux versions : plâtre ou métal. Aspect de surface plein ou perforé.
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‐ L’aérotherme est un radiateur destiné aux gros volumes (industrie) et possède une batterie eau chaude et un ventilateur pour une meilleure diffusion de la chaleur
‐ Convecteur et ventilo‐convecteur
b) A air chaud pulsé
‐ Bouches de soufflage
‐ Gaine textile
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c) Mixte eau chaude/eau glacée (climatisation)
‐ ventilo‐convecteur (batterie eau froide et/ou eau chaude couplée à un ventilateur pour augmenter l’échange)
‐ poutre froide
d) Electrique
‐ Les rideaux d’air chaud sont souvent situés à l’entrée des magasins au dessus des portes automatiques
‐ Convecteur
‐ Plafond et plancher chauffant
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‐ Les émetteurs infrarouges ont le même fonctionnement que les émetteurs rayonnant décris après, seul leur utilisation change, ils sont utilisés souvent dans des usines ou des entrepôts (hauteur de plafond très importante) où chauffer l’air avec des aérothermes classiques n’a aucun intérêt étant donné que ce dernière monte naturellement par stratification. Du coup, l’air chaud se trouve en haut du local et les usagers ont froid.
‐ Les aérothermes sont de même type que les convecteurs mais possèdent une puissance plus importante.
‐ Les émetteurs rayonnant ont une surface extrêmement chaude, l’échange se fait donc principalement par rayonnement et très peu par convection. Ce type de corps de chauffe est donc très utilisé dans les endroits où il ya de forts courant d’air.
e) Gaz
‐ Aérotherme gaz, ils intègrent un brûleur, un filtre fuel, un thermostat et un réservoir.
‐ Radiant gaz
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B. LA POMPE A CHALEUR
1. Principe Les systèmes de pompe à chaleur géothermique utilisent en majeure partie la chaleur
dégagée par la radioactivité naturelle des roches de la croûte terrestre et dans une moindre mesure la chaleur dégagée par la radioactivité du noyau terrestre.
La géothermie se décompose traditionnellement en quatre catégories : ‐la très basse température (inférieure à 35°C) ‐la basse température (entre 35°C et 100°C) ‐la moyenne température (entre 100 et 150°C) ‐la haute température (supérieure à 150°C). Ces différentes températures sont obtenues avec des profondeurs de forage différentes. Dans le cas de la moyenne et haute température l’énergie géothermique correspond à
celle contenue dans les roches et les fluides (eau chaude, vapeur d’eau, eaux chargées) remplissant les pores et les fractures de la croûte terrestre. On trouve souvent ces conditions dans les zones d’activité volcanique.
Il existe différents types de pompes à chaleur utilisant le même principe, celui de la
machine frigorifique. On se contentera de présenter le système le plus répandu à savoir la pompe à chaleur géothermique très basse température.
Exemple de pompe à chaleur géothermique eau/eau
La géothermie très basse température s’appuie sur le fait que la température à un mètre de la surface du sol est quasi constante et positive toute l’année. L’hiver quand il gèle, le sol est plus chaud que l’atmosphère: la pompe à chaleur établit un transfert de calorie du sol vers le bâtiment alors que l’été quand le sol est plus froid que l’atmosphère elle réalise un transfert de calories du bâtiment vers le sol.
Utilisée pour chauffer
Valorisée en énergie électrique
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2. Un mot sur les fluides frigorifiques
Les fluides frigorigènes (ou frigorifiques) ont pour rôle d’assurer les transferts thermiques entre l’évaporateur et le condenseur, on les appelle parfois aussi fluides caloporteurs. Ils ont, entre autre, pour propriétés de se condenser en haute pression (environ 20bars) à température ambiante et de s’évaporer en basse pression (environ 5bars) à faible température afin de pouvoir capter un maximum de calories de l’ambiance à refroidir.
3. Le cycle frigorifique
COMPRESSEUR : il aspire le fluide frigorigène réchauffé au passage de l’évaporateur et relève sa température en le compressant. Le fluide passe de la basse pression (BP) à la haute pression (HP), il est alors en phase gazeuse.
CONDENSEUR : le fluide frigorigène cède la chaleur au fluide du circuit de chauffage, il passe en phase liquide mais reste en HP.
DETENDEUR : il abaisse la pression du liquide frigorigène, il passe donc de la HP à la BP et en le détendant, le fluide se refroidi (agitation moléculaire moins importante).
EVAPORATEUR : la chaleur prélevée dans le sol est transférée au fluide frigorigène (qui est à ce moment très froid), il se réchauffe, ce qui permet sa vaporisation. A la sortie de l’évaporateur, le fluide frigorigène est en phase gazeuse BP.
a) Schéma de principe d’une pompe à chaleur en fonctionnement
hiver
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C. LE LOT VENTILATION
1. Les trois grandes technologies Aujourd'hui, l'évolution des isolants thermiques et l'amélioration de l'étanchéité des
fenêtres rendent les maisons et les bâtiments pratiquement étanches. Or, l'intérieur d'une maison est un endroit où se produisent des dégagements d'humidité, où vivent des acariens, où se développent des bactéries et des odeurs...
La forte étanchéité de l’enveloppe est indispensable au bon confort thermique mais demande d’être beaucoup plus attentif au système de ventilation car un défaut à ce niveau (l'air insuffisamment renouvelé) peut provoquer l’apparition des acariens, d’un air insalubre, de condensations diverses (et donc de moisissures)... L'enjeu de la ventilation est donc d'introduire un air de qualité indispensable à une vie saine et hygiénique et d'éviter l'accumulation d'odeurs désagréables et de dégagements de certains composants chimiques (COV composés organiques volatils, présents dans certains produits de construction). La ventilation n’est pas uniquement à prendre en compte au niveau du confort, elle participe à la préservation de la qualité du bâti et comme tout système, on peut faire en sorte d’améliorer son efficacité énergétique en choisissant des technologies adaptées.
Sur le schéma suivant2, on peut visualiser les schémas de principe de ventilation les plus répandus et analyser leur intérêt car chaque choix doit être cohérent quand l’étude est menée.
2 Issue du Guide CETIAT ventilation performante dans les écoles
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Ventilation mécanique simple flux par extraction (Sfe)
Avantages Inconvénients
‐ taux de renouvellement d’air permanent
‐ réseau de conduits simple ‐ maîtrise des débits extraits ‐ possibilité de modulation des débits
‐ application limitée si le débit devient trop élevé, en hiver : débit d’air froid trop important par les entrées d’air en façade
‐ difficulté d’isolation acoustique par rapport à l’extérieur ; traitement nécessaire par entrées d’air acoustiques.
Ventilation mécanique simple flux par insufflation (SFi)
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Ventilation mécanique double flux (DF)
Avantages Inconvénients
‐ maîtrise des débits de soufflage et d’extraction ‐ possibilité de traitement ou prétraitement de l’air (filtration, préchauffage, rafraîchissement) CTA ‐ possibilité de “ forcer ” le débit d’air neuf (amélioration du confort en période chaude) ‐ possibilité de récupérer de la chaleur sur l’air extrait : économies d’énergie ‐ meilleur isolation acoustique par rapport à l’extérieur (lorsqu’il n’y a pas d’ouverture directe)
‐ passage des conduits (deux réseaux) ‐ coût global du système ‐ problème d’étanchéité des centrales ‐ entretien ‐consommation électrique deux ventilateurs ‐ bruit généré par le système ; traitement à prendre en compte (silencieux)
Avantages Inconvénients
‐taux de renouvellement d’air permanent
‐réseau de conduits simple ‐maîtrise des débits insufflés et de leur
répartition (gain en efficacité de ventilation) ‐possibilité de modulation des débits ‐possibilité de préchauffer l’air neuf ‐filtration de l’air neuf
‐ difficulté d’isolement acoustique par rapport aux circulations voisines ou à l’extérieur (présence de grilles de transfert de capacités importantes (tout le
débit doit passer par elles)) ; ‐ transfert d’air et parcours de l’air
difficiles à contrôler.
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2. Description détaillée d'un système double flux avec récupération de chaleur
Représentation schématique d’un système double flux
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Schématisation de la circulation de l’air dans un
récupérateur de chaleur On peut remarquer que l’air vicié ne croise pas l’air
neuf, il ne le contamine donc pas. L’échange de chaleur se fait par conduction et convection entre les ailettes de métal de l’échangeur.
Coupe de détail d’un système double flux avec récupération de chaleur pour maison
individuelle
Les bouches d'introduction d'air neuf ne sont pas placées sur les fenêtres (contrairement à un système simple flux), l'air neuf est introduit par une entrée d'air unique (6). Cet air neuf passe dans un échangeur (3), où il récupère une partie (jusqu'à 80%) des calories de l'air extrait (2), se réchauffe, et est distribué par un réseau de gaines particulier jusqu'à des bouches de soufflage (4).
L'air extrait (1) est aspiré par le caisson d'extraction (5), passe dans son réseau de gaines (2), puis dans l'échangeur (3), où il cède une partie de sa chaleur à l'air introduit (il provient de l'intérieur chauffé de la maison) avant de continuer sa route vers la sortie d'air (7).
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Photos de quelques éléments d’un système de ventilation
Sortie de toiture livrée avec une plaque de plomb afin de former
une embase d'étanchéité (7)
Il existe des raccords spéciaux de sortie d'air pour les toitures en tuile
(7)
Système de gaines à sections circulaires avec colliers permettant un assemblage et un
démontage rapides (2)
Raccords de gaines (2)
Gaines en acier galvanisé recouverte
d’un isolant thermique.
Gamme de flexibles. Existe en acier galvanisé, aluminium ou PVC.
Bouches d’entrées d’air autoréglables
garantissant un débit d’air neuf constant en système simple flux. Il
existe aussi des renforcements
acoustiques qui peuvent se fixer dessus.
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IV. DIMENSIONNEMENT
A. CHAUFFAGE
Dans cette partie, nous allons présenter les principales étapes de calculs pour dimensionner un système de chauffage au fioul ou au gaz ; le principe étant quasiment le même pour les deux énergies.
1. BESOINS ANNUELS EN CHAUFFAGE
Avant de regarder le matériel, il est nécessaire de bien connaître le bâtiment dans lequel va venir s’insérer notre système, son environnement naturel et sa situation géographique notamment ainsi que son utilisation.
a) Dimensionnement de chaudière Pour cela, il faut déterminer
1) Le coefficient de déperditions thermiques HT du bâtiment, en kW/K. Il comprend les déperditions à travers les parois (Hp) et les déperditions par renouvellement d’air (Hr).
HT=Hp+ Hr
2) Les besoins de chauffage du bâtiment.
B=HT(1‐F)
B : Besoins de chauffage en kW/K HT : Coefficient de déperditions thermiques F : Facteur de couverture d’apports gratuits (souvent situé entre 20 et 30%)
3) Les consommations d’énergie pour le chauffage en W.h ou en J. Pour cela il faut calculer les DJU (degrés jour unifiés) en base x. La base x couramment utilisée est la base 18 c'est à dire 18 °C de température intérieure corrigée mais il est possible de calculer les DJU pour une autre température. Les DJU sont calculés de la manière suivante : 18 ‐ (moyenne journalière des températures enregistrées chaque heure). Toutes ces températures sont ensuite ajoutées pour avoir les valeurs par mois. Ces valeurs mensuelles vont être ajoutées sur environ 7 mois, période moyenne de chauffage allant du 15 octobre au 15 mai (durée qui dépend aussi des régions). Si la température mensuelle est connue et bien sûr obtenue par mesure horaire, il est possible de connaître les DJU du mois considéré. ex : Mulhouse température mensuelle pour janvier 0,8 °C, DJU = (18 ‐ 0,8) x 31 = 533 °C.j
E=B*DJU*24
E : Energie consommée en Wh B : Besoins de chauffage en W/K DJU : Degrés‐jour (pour T intérieure choisie et une région donnée) en °C.j
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4) Les pertes fatales (pertes quasi inévitables). Une partie d'entre elles sont les pertes par les fumées (pourcentage en fonction du rendement de la chaudière). Les autres pertes sont assez diverses comme les déperditions de la chaudière dues à son isolation. Il est difficile d'estimer ces pertes car on ne connaît pas dans quelles mesures elles contribuent au chauffage du logement. Par exemple, si la chaudière se trouve dans la cuisine, ses déperditions participent au chauffage du logement, par contre si elle est à la cave et que celle‐ci est mal isolée (tuyauterie comprise), l’énergie dégagée est considérée comme perdue. C’est pourquoi, les chauffagistes calorifugent les tuyaux et la chaudière s’ils se trouvent dans une zone qu’on ne souhaite pas chauffer et que les tuyaux qui cheminent dans des zones à chauffer ne le sont pas.
b) Besoins en ECS (Eau chaude Sanitaire) Pour pouvoir estimer les besoins annuels en ECS, il faut connaître la consommation journalière par personne. Ces valeurs sont obtenues de manière empirique et elles varient de 30 à 60 litres. Un volume de 50 litres par jour et par personne peut être utilisé pour obtenir des résultats suffisamment exacts. La température de stockage doit aussi être définie. La valeur généralement utilisée se situe entre 50 et 60°C. Il faut aussi connaître la température moyenne annuelle de l'eau froide du réseau. Cette valeur se situe en général aux alentours de 15°C. Comme pour les besoins en chauffage, les pertes fatales sont aussi à prendre en considération. Ces pertes comprennent les déperditions du ballon d'ECS, qui sont fonction de la qualité de son isolation, du ∆T entre la température de stockage et celle de l'air ambiant. Ces pertes sont aussi dues aux déperditions des conduites d'ECS, du refroidissement de l'eau à l'intérieur de celles‐ci après un soutirage, eau qui a été chauffée et qui sera envoyée à l'égout au prochain soutirage. Il est difficile d'estimer avec exactitude le pourcentage de pertes fatales donc, pour cette raison, on va prendre une valeur de 25% ce qui donne un coefficient de 0,75.
Besoins ECS = (Vp x Nbp x 30,41 x 11 x 1,1627 x ∆T) / (1000 x Ptes)
Vp = Volume en litre par personne et par jour Nbp = Nombre de personnes occupant le logement 30,41 = Nombre de jours par mois sur une moyenne annuelle (365 / 12) 11 = 11 mois car un mois est pris en compte pour les vacances 1,1627 = Chaleur spécifique de l'eau en Wh/l.K 1000 = Pour résultats en kW Ptes = Pertes fatales
Les besoins en ECS varient en fonction du niveau de confort du logement et de sa taille (nombre de douches, baignoires, lavabos) et du comportement des usagers. La production d’ECS se fait souvent avec la chaudière destinée au chauffage des locaux. Afin d’éviter ces brûlures il convient de pouvoir maintenir la température maximale de l’eau chaude sanitaire à 50°C, en sortie de robinet. D’autre part, afin d’éviter le risque de développement de colonies de légionnelles il est préférable de maintenir l’eau chaude sanitaire à une température au moins égale à 60°C et/ou de stériliser périodiquement le circuit complet (lieu à risque). En ce qui concerne la distance entre le point de puisage (robinet) et le ballon d’ECS, il est à noter qu’une distance de 8 mètres est jugée maximale
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pour que l’usager n’attende pas trop longtemps l’arrivée de son eau chaude, ce qui peut être très désagréable et surtout pas très économique. Remarque : Pour les logements avec production d’eau chaude instantanée, c’est la puissance requise pour produire l’ECS qui détermine la puissance de la chaudière. Dans ce cas on prendra une consommation de 11 à 13 litres/minute d’eau avec un ΔT égal à 30°C
c) Dimensionnement des radiateurs Pour dimensionner des radiateurs, il faut avant tout connaître les puissances de chauffage à installer pièces par pièces. Ensuite, connaissant le régime de température de la chaudière (température de l’eau sortant, température de retour), on est en mesure, via les abaques des constructeurs de radiateurs de trouver les bonnes dimensions de ces derniers. En fait, les constructeurs donnent une puissance par élément (une certaine longueur) et il suffit de diviser la puissance voulue par la puissance par élément pour trouver les dimensions du radiateur (nombre d’éléments).
d) Dimensionnement des pompes La puissance de la chaudière est dimensionnée pour compenser les déperditions, soit PCH≥D. Pour dimensionner les pompes du réseau primaire maintenant, il suffit d’utiliser une formule de laquelle on va sortir le QV, le débit volumique de nos pompes :
PCH=1,16*Qv*ΔTCH
ΔTCH : différence entre la température de départ d’eau de la chaudière et la température de retour. q
2. PROCEDES DE CALCUL
Exemple: Une maison de 120 m² avec une hauteur sous plafond de 2,5 m située dans la région Lyonnaise. Maison conforme à la RT 2005 avec Ubât = 0,60 W/K.m² Coefficient de déperditions thermiques, HT = 120 x 2,5 x 0,60 = 180 W/K soit 0,180 kW/K Coefficient de pertes Fatales, Ptes = 0,80 Coefficient de prise en compte des apports thermiques, A = 0,90 DJU = 96 + 347 + 460 + 471 + 369 + 327 + 234 + 62 = 2366 °C.j Besoins en chauffage : B = 0.180 (1‐0.20)= 0.144 kW/K
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En prenant en compte les pertes fatales et les apports thermiques : B = 0.144*0.9/0.80 = 0.162 kW/K Consommation d’énergie : E = B*DJU*24 E = 0.162*2366*24 = 9200 kWh/an
Les besoins en chauffage s'élèvent donc pour notre maison à 9200 kWh/an
Après avoir déterminé le besoin de chaleur, il faut apprécier la quantité de combustible qui va être nécessaire pour obtenir la chaleur souhaitée.
a) Besoins en combustible : Besoins_Comb. = Besoins_Ch / (PCI x n) PCI = Pouvoir Calorifique Inférieur du combustible en KWh par litre ou m3. C’est de manière simplifiée la quantité de chaleur que peut dégager un litre ou un m3 de combustible. De manière simplifiée car pour pouvoir comparer les combustibles entre eux, il faut bien sûr les prendre dans des situations de pression et de température semblables ; la combustion est établit entre un combustible et un gaz à 0°C et à une pression atmosphérique d’une atmosphère (1.013 bar). De plus les produits de la combustion sont ramenés à 0°C. Gaz de ville PCI = 10,53 kWh/m3 Gaz propane PCI = 25,70 kWh/m3 Fuel PCI = 10,25 kWh/l n est le rendement de combustion du générateur avec une valeur par défaut de 0,9 pour une chaudière standard et 1,03 pour une chaudière à condensation. Pour le fuel en litres : Besoins Comb = 9 200 / (10,25 x 0,9) = 997 litres Pour le gaz de ville en m3 : Besoins Comb = 9 200 / (10,53 x 0,9) = 970 m3
(927,6 m3 pour une chaudière à condensation) Pour le gaz propane en m3 : Besoins Comb = 9 200 / (25,70 x0,9) = 397 m3 Si la chaudière fournie l'ECS, il faut totaliser les besoins en chauffage sur 7 mois plus les besoins en ECS sur 11 mois (1 mois est déduit pour les vacances).
b) Besoins en ECS (Eau chaude Sanitaire) Exemple : 4 personnes occupent le logement, l'ECS est stockée à 55°C et la T° de l'eau froide est de 10°C. Besoins ECS = (50 x 4 x 30,41 x 11 x 1,1627 x 45) / (1000 x 0,75) = 4668 kWh 45=55‐10 Ptes= 25% soit 0,75
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Donc 4668 kWh seront nécessaires à la production d'ECS ce qui donne une consommation annuelle de combustible de : Pour le fuel en litres : Besoins Comb = 4668 / (10,25 x 0,9) = 506 litres Pour le gaz de ville en m3 : Besoins Comb = 4668 / 10,53 = 492,5 m3
Pour le gaz propane en m3 : Besoins Comb = 4668 / 25,70 = 201,8 m3
Avec l'exemple pour les besoins annuels de chauffage si on veut savoir la capacité de stockage du fuel il faut savoir la consommation totale donc 10061 + 4668 = 14729 litres ce qui donne une consommation de 14729 / (10,25 x 0,9) = 1596,6 litres/an. Dans ce cas, il faudra prévoir une capacité de 2000L afin de n'avoir qu'un remplissage annuel (cuves allant généralement de 500 l en 500 l).
c) Diamètre et section du conduit de fumées. Pour assurer une marche normale et sans problème d'une chaudière, le conduit de fumées doit être de dimension suffisante, procurer le moins de pertes de charge possible. Il doit être le plus étanche possible car c'est sa dépression qui assure en grande partie l'évacuation des gaz. Le calcul du diamètre minimum en fonction de la hauteur du conduit de fumées et de la puissance en Watts de la chaudière : D = 0,02 x (P / h1/2) puis se rapporter au diamètre normalisé supérieur D = diamètre en mm P = puissance en Watts de la chaudière h = hauteur en mètres du conduit de fumées Exemple : Une chaudière de 24 KW Une hauteur de conduit de 8 mètres D = 0,02 x (24000 / 80,5) = 169,7 mm
Conduit normalisé supérieur = 180 mm
Surface de la section du conduit cylindrique en cm² = ((3,14 x 169,72) / 4) / 100 = 226,07 cm² Pour avoir la dimension en cm correspondante en section carrée = 226,070,5 = 15,04 cm
Le boisseau normalisé, couramment employé est de 15 x 15.
Le diamètre ou la section du conduit de fumées ne devra dans aucun cas être inférieur à celui de la buse de sortie de la chaudière.
d) Connaître le rendement de la chaudière Il ya des méthodes de calcul pour calculer le rendement d’une chaudière mais ces calculs sont réalisés par les fabricants et les résultats repris par les bureaux d’études du Génie Climatique pour le dimensionnement de leurs installations. Pour connaître le taux de rendement de la chaudière, il y a 2 façons. ‐ 1 : Comme expliqué plus haut, il faut connaître le taux de CO2 ainsi que les T° des fumées et celle de l'air comburant puis utiliser un abaque.
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‐ 2 : La formule a utiliser est l'inverse de celle pour savoir le débit de combustible : n = (Ve x 1,1627 x DeltaT) / (Debit_Comb. x PCI)
Ici il faut connaître le débit de combustible. Pour le gaz de ville, il suffit de prendre un chronomètre, de mettre la chaudière en marche forcée et de voir le volume consommé dans un laps de temps au compteur puis de le calculer pour une heure. Pour le fuel c'est un peu plus compliqué car il faut connaître la pression de la pompe, le calibre du gicleur et avoir aussi une règle de calcul.
Avec l'exemple précédant pour le fuel : n = (1,2 x 1,1627 x 15) / (2,2 x 10,25) = 0,928 donc 92,8%.
e) Dimensionnement des radiateurs
Pour dimensionner des radiateurs, il faut avant tout connaître les puissances de chauffe à
installer pièce par pièce. Ensuite, connaissant le régime de température de la chaudière (température de l’eau sortant, température de retour), on est en mesure, via les abaques des constructeurs de radiateurs de trouver les bonnes dimensions de ces derniers. En fait, les constructeurs donnent une puissance par élément (une certaine longueur) et il suffit de diviser la puissance voulue par la puissance par élément pour trouver les dimensions du radiateur.
De la chaudière au corps de chauffe
Le circuit de liaison entre la chaudière et le corps de chauffe ‐ passage au dessus de la dalle si la chaudière est dans un sous‐sol non chauffé, il est
plus judicieux, si cela est possible, de passer au dessus de la dalle béton puis de relier les radiateurs en longeant les plaintes ou en les intégrant aux plaintes (meilleur effet esthétique) pour limiter le recours à l’isolation des réseaux (coût).
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‐ passage en dessous de la dalle cette option est préférable quand le local situé sous les radiateurs est chauffé, sinon il faut investir pour calorifuger les tuyaux (20 à 50 mm). On vient ensuite piquer chaque radiateur en traversant la dalle.
‐ passage dans la chape cette dernière option est souvent celle utilisée dans les logements neufs, pour une raison de coût, elle est moins choisie pour des réhabilitations. Le principal avantage de cette solution est de niveau esthétique.
Pour distribuer l’eau chaude aux corps de chauffe, étant donné que
nous sommes sur un circuit bi‐tubes (radiateurs montés en parallèle), il est nécessaire de séparer le circuit primaire, cette étape se réalise à l’aide de nourrices (voir par exemple à droite, la photo d’une nourrice de plancher chauffant. Les deux tubes PER (avec leur gaine de protection noire) sont l’aller et le retour de la chaudière et les autres tubes de couleurs (rouge pour l’aller, bleu pour le retour) alimentent les différents corps de chauffe, un plancher chauffant et peut‐être des radiateurs ou d’autres planchers chauffants).
f) L’eau chaude sanitaire (ECS)
Les besoins en ECS varient en fonction du niveau de confort du logement et de sa taille
(nombre de douches, baignoires, lavabos) et du comportement des usagers. La production d’ECS se fait souvent avec la chaudière destinée au chauffage des locaux. Afin d’éviter ces brûlures il convient de pouvoir maintenir la température maximale de l’eau chaude sanitaire à 50°C, en sortie de robinet. D’autre part, afin d’éviter le risque de développement de colonies de légionnelles il est préférable de maintenir l’eau chaude sanitaire à une température au moins égale à 60°C et/ou de stériliser périodiquement le circuit complet (lieu à risque). En ce qui concerne la distance entre le point de puisage (robinet) et le ballon d’ECS, il est à noter qu’une distance de 8 mètres est jugée maximale pour que l’usager n’attende pas trop longtemps l’arrivée de son eau chaude, ce qui peut être très désagréable et surtout pas très économique.
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B. VENTILATION SIMPLE FLUX Pour dimensionner un système de ventilation, il faut avant toute chose s’avoir de quel type
de bâtiment nous allons traiter et surtout quelles seront les affectations de chaque pièce. Ici, nous prendrons l’exemple d’un immeuble de bureau avec un hall d’entrée, des bureaux
à cloisonnement mobile (open space aménagement intérieur couramment utilisé) et des salles de réunion.
1/ Connaître l’utilisation de chaque pièce et le nombre de personnes qui est censé y
travailler. 2/ Regarder la réglementation et déterminer ainsi le débit volumique en m3/h d’air à
renouveler dans chaque pièce.
Type de local Sans accueil du public- débit (m3/h) Avec accueil du public- débit (m3/h)
Par personne
Par m² Par local Par
personne Par m² Par local
Entrée d'air
Hall recevant du public 18 (25) 2,6 (3,6)
Poste d'accueil 25 2,5 25 2,5
Salle d'attente 18 (25) 9 (13,5)
Bureaux individuels < 15m² 25 25 25 25
Bureaux collectifs 25 2,5 25 2,5
Espace à cloisonnement mobile 25 1,8
Sortie d'air
Cabinets d'aisance isolés 30 30
Cabinets d'aisance groupés 30 + 15N 30 + 15N
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3/ Choisir les bouches d’entrée d’air dans les menuiseries qui conviennent et les dessiner sur les plans architectes. Sur les photos qui suivent, on peut voir deux types de bouches, une classique à droite et une beaucoup plus perfectionnée à gauche qui est du reste pratiquement invisible.
4/ Choisir les bouches d’extraction et leur emplacement. On décidera de les placer essentiellement en dehors des pièces à vivre
(circulation, WC, locaux techniques) de sorte qu’il y ait un balayage qui ne gêne pas la vie à l’intérieur des locaux. En effet, si on place une bouche d’extraction dans un bureau et aucune dans les WC qui se trouvent à côté, l’air des WC va passer sous la porte et en traversant le bureau prendre la direction de la bouche le sens inverse est préférable pour la bonne tenue olfactive des lieux de travail !
5/ On additionne les débits de chaque niveau, on obtient le débit total à
extraire du bâtiment et on peut donc choisir son ventilateur (en tenant compte des pertes de charge liées à la configuration du réseau). Dans ce cas, on dira que le ventilateur est placé en toiture‐terrasse.
6/ Il faut maintenant dimensionner les gaines de ventilation (leur diamètre) et déterminer
leur lieu de passage (gaines verticales en trémies techniques et gaines principales horizontales dans les circulations).
Pour cela, il existe des abaques. Pour le confort, il ne faut pas dépasser une certaine vitesse d’air dans les gaines (généralement entre 8 et 10 m/s soit environ 30 km/h) et pour ne pas surdimensionner le ventilateur, il faut limiter les pertes de charge (augmenter la section) généralement à 0.4 mmCE/mètre de gaine. Dans notre cas, on se situera en basse pression (BP).
Diamètre des gaines air, en fonction
du débit Diamètre nominal normalisé (mm)
Débit dans gaine, en m3/h
BP MP 100 65 140 125 120 245 à 0,4 mm CE/m max 160 220 470 200 410 900 250 740 1400 315 1400 2250 355 1800 2900 400 2300 3600 à 8 m/s max 450 2800 4600 500 3500 5600 560 4500 7000 630 5500 10000 710 7100 13000 à 9 m/s max 800 9000 16500 900 11500 23000 1000 14100 28000 à 10 m/s max 1120 17200 35000 1250 21500 43000
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7/ Enfin, il faut placer les clapets coupe‐feu au niveau des parois coupe feu.
NB : l’équilibrage du système est souvent réalisé par la personne qui le met en œuvre. Des
registres d’équilibrage ont été préalablement installés sur le circuit.
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V. PLANIFICATION ET ORGANISATION
A. PLANNING
Le planning permet en plus de décomposer en tâches notre lot étudié (Chauffage – Ventilation), de déterminer les tâches influant directement (entrant en interaction) sur la réalisation des tâches de notre lot. Il est à noter qu’une partie de ce planning peut se répéter de façon cyclique lors de la construction d’un bâtiment. A partir du planning réalisé ci‐dessus, nous nous apercevons que notre lot se décompose en cinq grandes phases (ne correspondant pas à des tâches critiques) mais intervenant à divers moment de la construction. Les cinq phases sont les suivantes avec les tâches en rapport avec elles : AVANT : terrassement, fondation et début de construction. 1°/ Incorporation des tubes cuivre (ou acier) dans les chapes et des gaines principales de ventilation dans les trémies techniques verticales. En cas de chauffage électrique, à ce moment, l’électricien, en même temps qu’il s’occupe des luminaires et du reste, en profite pour disposer ces gaines électriques destinées au chauffage. APRES : Couverture et étanchéité pour assurer la mise hors air et hors eau du bâtiment AVANT : Mise hors air et hors eau 2°/ Mise en place des réseaux secondaires (raccordement). On vient se piquer sur les gaines verticales principales pour cheminer en futur faux plafond de circulation et ainsi déboucher dans les pièces. APRES : Pose de l’isolation puis des cloisons AVANT : pose de l’isolation, des cloisons et peinture terminée 3°/ Pose des radiateurs (raccordement de ces derniers avec les attentes du réseau secondaire développé précédemment). AVANT : local chaufferie en rez‐de‐chaussée ou sous‐sol et local technique en toiture équipés électriquement. 4°/ Pose de la chaudière et de la PAC (si existante) en local technique. Pour le chauffage, c’est à ce moment qu’on pose aussi les pompes et autres auxiliaires (vase d’expansion, …). Pour la ventilation, c’est maintenant que sont hissé sur ce local en toiture les différentes CTA, ventilateurs, … AVANT : faux plafond 5°/ Mise en place des bouches d’extraction et de soufflage (finition). APRES : Test du système
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Ce constat prouve que de la mise en œuvre de la partie chauffage ‐ ventilation doit être prise en compte en amont de la phase de construction afin de l’insérer au mieux dans la phase de construction.
B. RETRO PLANNING
Le rétro planning est une partie intervenant en amont de la phase de construction, ce type
de planning est construit à partir d’une date butoir (le début des travaux dans le cas d’un chantier de construction) en listant les diverses opérations à réaliser en amont afin de gérer au mieux les échéances pour une mise en œuvre optimale.
Dans le cas de la construction, le rétro planning est une période intervenant 2 mois avant
la réalisation d’une tâche, il permet à l’entreprise générale en charge des travaux de rechercher les entreprises sous traitantes capables de réaliser des lots dont elle ne possède pas la compétence.
Cette période correspond donc à une phase de consultation et de désignation. C’est
pendant ce laps de temps qu’intervient : ‐ la phase de consultation de la base de données de l’entreprise en charge de la réalisation
d’un chantier, ‐ la désignation d’une entreprise spécialisée dans le secteur recherché (correspondant à la
prestation recherchée), ‐ son agrément par le maître d’œuvre, ‐ la signature d’un contrat liant l’entreprise en charge du chantier à l’entreprise prestataire
du service recherché, ‐ une phase durant laquelle l’entreprise prestataire réalise un PPSPS, regroupe les données
des études réalisées en amont et la concernant pour la conception de son lot afin de proposer une solution la plus adéquate possible à la situation,
‐ l’approbation du maître d’ouvrage et du bureau de contrôle de la solution proposée par l’entreprise prestataire (en cas de refus, il faut proposer une autre solution prenant en compte les causes de refus),
‐ une phase de planification de la mise en œuvre du service commandé avec l’élaboration de plans qui devront être transmis à l’entreprise en charge des travaux de réalisation de l’opération
‐ la préparation de la prestation retenue (insertion le mieux possible dans le planning de construction).
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C. LIMITES DE PRESTATIONS
1. LOT GROS ŒUVRE
a) Travaux à la charge du lot Gros‐Oeuvre : ‐ Le génie civil des locaux techniques (socles, massifs, dalles flottantes, relevés,…) et leur insonorisation. ‐ Les socles en terrasse pour les ventilateurs ‐ Les réservations dans les voiles et les planchers béton ‐ Les trémies verticales pour le cheminement des réseaux de climatisation ‐ Les souches en terrasse pour rejet d'air et passage des réseaux hydrauliques ‐ Les chemins d'accès en terrasse ‐ Plots en terrasse
b) Travaux à la charge du lot Génie Climatique : ‐ La fourniture de documents graphiques et pièces écrites, en fonction du planning
travaux Gros‐Oeuvre, comportant les instructions nécessaires au lot Gros‐Oeuvre, tels que répartition et valeurs de charges, socles, gaines techniques, réservations, etc.
‐ La fourniture et la mise en place des fourreaux nécessaires. ‐ La fourniture et la pose des systèmes antivibratiles sous les socles de tous les
matériels qui présentent des pièces mécaniques en rotation qui pourraient créer une vibration au niveau de leur point d’ancrage au sol.
‐ Les scellements, bouchage et calfeutrements de toutes les réservations réalisées par le lot Gros‐Œuvre.
2. LOTS COURANTS FORTS /COURANTS FAIBLES
a) Travaux à la charge du lot Courants forts :
‐ L'amenée de courant force, sur une coupure en locaux techniques et en terrasses ‐ Les attentes à proximité de chaque appareil de traitement d'air : ventilo‐
convecteurs, pompe de relevage condensats,… ‐ La mise à la terre de tous les appareils ‐ Les équipements d'éclairage et de prises de courant des locaux techniques ‐ Les attentes puissance/fil pilote à proximité de chaque convecteur électrique et
programmateur ‐ Les arrêts d'urgence ‐ Les convecteurs électriques
b) Travaux à la charge du Lot Courants faibles :
‐ Les attentes report alarme à proximité de chaque extracteur VMC ‐ GTC
c) Travaux à la charge du lot Génie Climatique :
‐ Les liaisons électriques depuis les amenées de courant de l'électricien, y compris les armoires, jusqu'aux différents contacteurs disjoncteurs et appareils de l'installation, ainsi qu'aux organes de sécurité, y compris mise à la terre, bornier d'arrêt technique.
‐ Le raccordement des ventilo‐convecteurs depuis l'alimentation laissée en attente à proximité de chaque appareil
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‐ Une liste des puissances avec les points d'alimentation (plans à l'appui) devra être transmise au bureau d’étude électricité.
‐ Le raccordement des attentes d'alimentation des moteurs de réarmement des clapets coupe feu.
3. LOT PLOMBERIE SANITAIRE
a) Travaux à la charge du lot Plomberie ‐ Sanitaire :
‐ Les attentes siphonnées sur chutes pour l'évacuation des condensats. ‐ Une vanne en attente dans les locaux production de froid et de chaud avec
disconnecteur3 et compteur, pour le remplissage des installations.
b) Travaux à la charge du lot Génie Climatique : ‐ L'évacuation des condensats jusqu'aux attentes du lot Plomberie. ‐ Le robinet de puisage en chaufferie.
4. LOT PEINTURE
a) Travaux à la charge du lot Peinture : ‐ Toute peinture définitive des installations apparentes.
b) Travaux à la charge du lot Génie Climatique : ‐ La peinture antirouille après brossage, en deux couches, de toutes les parties
métalliques de son installation (canalisations, supports, châssis, etc.,). De plus, si un appareil ou matériel quelconque était livré sur le chantier sans protection antirouille, l'Entrepreneur du lot Génie Climatique s'en chargerait aussitôt
‐ La peinture définitive des matériels dans les locaux techniques. ‐ L'exécution des travaux de repérage aux couleurs conventionnelles.
5. LOT FAUX PLAFONDS
a) Travaux à la charge du Lot Faux‐Plafonds : ‐ Les réservations pour les grilles d'extraction en faux‐plafond. ‐ Les trappes d'accès pour le nettoyage et l’entretien des matériels. ‐ Les recoupements coupe‐feu ou phonique si nécessaires.
b) Travaux à la charge du lot Génie Climatique : ‐ Les plans d'implantation des grilles d’extraction et des gaines de ventilation
6. LOT CLOISONS DOUBLAGES
a) Travaux à la charge du lot Cloisons doublages :
‐ Les fourrures de renfort pour pose convecteurs électriques
3 Organe de sécurité qui empêche tout retour d’eau de l’installation de chauffage dans le réseau
d’eau de ville.
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7. LOT SERRURERIE
a) Travaux à la charge du lot Serrurerie : ‐ La pose des grilles de ventilation extérieures ‐ Les passerelles, plates‐formes et escaliers métalliques ‐ Les rails et dispositifs pour la manutention du gros matériel
b) Travaux à la charge du lot Génie Climatique : ‐ Les plans d'implantation des grilles et leur section libre
8. LOT MENUISERIES INTERIEURES
a) Travaux à la charge du lot Menuiseries intérieures : ‐ La pose des trappes d'accès aux gaines techniques
b) Travaux à la charge lot Génie Climatique : ‐ Les plans d'implantation et les dimensions des trappes
9. LOT ETANCHEITE
a) Travaux à la charge du lot Etanchéité : ‐ Les relevés pour sorties de réseaux en terrasse, y compris étanchéité autour des
réseaux.
b) Travaux à la charge du lot Génie Climatique : ‐ La divulgation des renseignements nécessaires.
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VI. QUALITE
A. LES NORMES ISO La qualité est un point important de chaque lot. C’est en effet elle qui va influer sur le
choix de l’entreprise sous‐traitante en fonction de sa possibilité à répondre à un niveau de qualité demandé par l’entreprise générale. Celle‐ci va donc choisir avec des critères bien établis. Des normes de qualité ont été développées à partir des années 50 : les ISO développés par l’agence internationale de normalisation.
L’ISO 9000 pose les bases du système de qualité, ses définitions et ses idées principales. L’ISO 9004 donne les lignes directrices pour atteindre la qualité voulue L’ISO 9001 explique les exigences du système ISO L’ISO 19011 traite de la planification, de la préparation et de la réalisation du contrôle
qualité. L’AFAQ (Agence Française pour l’Assurance Qualité) donne des certifications aux
différentes entreprises du BTP. Grâce à un système de management d’entreprise elle favorise le développement des entreprises. Elle permet en effet à celles‐ci de démontrer leur savoir faire et leur efficacité pour leur permettre ensuite de progresser. Elle incite à créer un plan de qualité pour tous nouveaux chantiers de construction ou de rénovation. Celui‐ci est appliqué à l’ensemble d’un chantier, le plus souvent soumis à une entreprise générale. A ce plan de qualité s’associent différents plans particuliers de contrôle propres à chaque entreprise de sous‐traitance des différents lots. Celui‐ci indique les différents points de contrôle à réaliser, qui les fait, quand se déroulent‐ils, comment et quelles‐sont les tolérances admises dans ceux‐ci.
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B. LE PPC Dans ce plan particulier de contrôle nous allons présenter une liste non exhaustive de
points à contrôler.
POINTS DE CONTRÔLE QUI
CONTRÔLE ?QUAND ? COMMENT ?
QUELLES TOLERANCES ?
Mise en place d’une gaine de ventilation verticale
continuité de l’étanchéité d’une gaine verticale de
ventilation
Les ouvriers
Avant l’assemblage de deux tronçons de
gaine
En appliquant un produit
d’étanchéité entre les éléments de la
gaine
Eviter la désolidarisation de la
gaine Les ouvriers
Avant l’assemblage de deux tronçons de
gaine
En installant un résilient sur le
tronçon de gaine auniveau du plancher
Le résilient doit pouvoir être placé sur toute la partie en contact avec la
plancher
Débord du résilient en sous‐face de
plancher Les ouvriers
Au moment du passage de la gaine au niveau du plancher
Avec un décimètre Débord supérieur
à 2 cm
Débord du résilient en surface de plancher
Les ouvriers
Au moment du passage de la gaine au niveau du plancher
Avec un décimètre Débord supérieur
à 2 cm
Continuité mécaniquede la gaine
Les ouvriers
A l’assemblage de deux
éléments de gaine
Avec une perceuse et des vis
Continuité de l’étanchéité de la
gaine Les ouvriers
Après l’assemblage de deux tronçons de
gaine
Etalement d’un produit
d’étanchéité sur la face externe de l’assemblage
Vérification de la verticalité de la gaine
de ventilation
Les ouvriers
Après l’assemblage de deux tronçons de
gaine
A l’aide d’un fil à plomb
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Exécution des planchers
chauffants par câbles
électriques
Transport et stockage
Les ouvriers
Avant l’arrivée sur le chantier et
la pose
A l’aide d’éléments de maintient et de
support
Pose des câbles électriques
Les ouvriers Pendant la
pose
A l’aide d’un décimètre et
visuelle
‐distance <0,40m du nu intérieur fini des murs extérieurs
‐distance <0,20m des autres bords de planchers
‐les éléments de chauffage ne doivent pas
traverser les joints de construction des bâtiments
‐rayon de courbure intérieur >6xdiamètre câble
sous tresse métallique et >10xdiamètre câble sous autre
plancher
Réalisation des installations de
capteurs solaires plans à circulation de liquide pour le chauffage et la production d'eau chaude sanitaire
Etanchéité tenu à la pression du système de circulation
Les ouvriers
Après la pose et
avant la mise en service
Monter la pression dans la
conduite
Pression = 1,5x la pression de service
Remplissage du circuit
hydraulique Les ouvriers
Avant la mise en service
Rincer à l’eau froide plusieurs fois avec la
présence d’un groupe de sécurité
Protection des éléments de couverture
Les ouvriers et le maître d’ouvrage
Après la mise en service
Eviter des liquides
incompatibles avec les éléments
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Entrée d’air
Eviter la prise au vent
Les ouvriers, le bureau de
contrôle et le maître
d’ouvrage
A la pose et à la remise des clés
Les mettre en façade
Les placer à 1m de tout angle de logement
Eviter les courants d’air à
l’intérieur
Ne pas les mettre à hauteur d’homme
les placer à d>45cm du sol et à d>30cm du
plafond
Ne pas diminuer le débit
Ne pas qu’elles soient gênées
par des éléments de construction
Eviter des infiltrations d’eau à l’intérieur du
bâtiment
‐Protéger avec un capot
‐Plaquer l’entrée d’air contre la paroi
Bouches d’extraction
emplacement
Les ouvriers, le bureau de
contrôle et le maître
d’ouvrage
A la pose et à la remise des clés
Les placer sur des pans de mur
distance >10cm des angles de parois, mur et
plafonds
les placer dans les pièces de service en
partie haute ou au plafond
distance au sol >1,80m
support de fixation solide
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Gaines Principes de mise
en œuvre
Les ouvriers, le chef de chantier
A la pose et au transport
‐éviter leur écrasement
dans les parties rectilignes et
lors du transport
‐éviter les fuites en utilisant un
adhésif spécifique pour la connexion au
moto ventilateur
‐utiliser des conduits rigides
pour les grandes longueurs
Moto ventilateur
Principes de mise en œuvre
Les ouvriers, le bureau de
contrôle et le maître
d’ouvrage
A la pose et à la remise des clés
‐ne pas le poser par terre ni le fixer au mur
mais le suspendre ou le poser sur des silent‐block
pour éviter les vibrations
‐le placer dans les combles ou
un local technique et au dessus d’une
pièce technique (SdB, WC) pour éviter le bruit
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C. ENTRETIEN DU SYSTEME Outre la qualité à l’installation lors d’une construction ou d’une rénovation de bâtiment,
pour que celle‐ci soit effective le plus longtemps possible, un entretien doit être réalisé régulièrement. Voici quelques méthodes d’entretien facilement réalisables par tous. Ces dessins montrent aussi pourquoi il est important au moment de la conception de réfléchir à l’entretien et donc de bien réfléchir au DIUO.
Entrées d’air fixes : Enlever la poussière avec un chiffon puis nettoyer le cadre avec un
chiffon imbibé de produit d’entretien. Entrées d’air démontables : déclipser la face avant, laver la partie mobile, dépoussiérer la
partie fixe avec un chiffon sec puis tout remonter. Bouches d’extraction auto réglables : déclipser et enlever l’élément de régulation, laver à
l’eau savonneuse en bouchant l’orifice, remettre en place Bouches d’extraction hygroréglables : déclipser la grille, déclipser puis sortir la caissette,
laver la caissette à l’eau savonneuse, laver la grille à l’eau savonneuse, nettoyer la partie fixe, remonter la caissette et la grille.
Les quelques schémas suivants expliquent comment nettoyer des conduites de
ventilation
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1. GAINES DE VENTILATION CIRCULAIRES Ce sont les plus faciles à nettoyer car les brosses, de
part leur forme s’ajustent parfaitement dedans. Si la poussière adhère trop fortement à la paroi on peut utiliser une buse d’air avec brosse rotative.
2. GAINES DE VENTILATION RECTANGULAIRES HORIZONTALES Des systèmes automatiques permettent à une
brosse de changer de direction à un intervalle réglé afin de pouvoir nettoyer tous les côtés de la gaine.
Une autre solution est d’utiliser un robot qui possède brosse rotative orientée dans la longueur de la gaine permettant à celle‐ci de parfaitement nettoyer les coins. Cela évite la présence d’une personne à l’intérieur de la gaine, ce qui est très peu pratique et dangereux pour l’opérateur.
Une taille de gaine trop peu importante peut toujours être nettoyée en utilisant une lance d’air comprimé sachant que la buse suit la paroi.
3. GAINES DE VENTILATION RECTANGULAIRES VERTICALES Le seul moyen courant efficace pour celles‐ci est le nettoyage par air comprimé à l’aide
d’une buse.
4. NETTOYAGE PAR CRYOGENIE Il consiste à envoyer de la glace carbonique sous forme de petits cylindres à une
température de ‐80°C à l’intérieur d’une conduite de ventilation. Cette glace emprisonne et solidifie tous les composants qui salissent les parois. Ensuite on procède à un décapage pour faire tomber cette glace que l’on récupère.
Figure 4 Robot de nettoyage
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VII. ENVIRONNEMENT
A. LA HQE (HAUTE QUALITE ENVIRONNEMENTALE) La Haute Qualité Environnementale est une démarche visant à améliorer la Qualité
Environnementale des Bâtiments (QEB) neufs et existants.
La Qualité Environnementale des Bâtiments consiste à maîtriser les impacts de ceux‐ci sur l’environnement extérieur (les plus faibles possibles) et à créer un environnement intérieur sain et confortable. Il s’agit d’une réponse à la nécessité d'intégrer les critères du développement durable à l'activité du bâtiment et au logement en général. Elle suppose ainsi une prise en compte de l’environnement à toutes les étapes de l’élaboration et de la vie des bâtiments : programmation, conception, construction, gestion, utilisation, démolition….
Ainsi, lors de leurs conceptions, les bâtiments de type HQE doivent bénéficier d’études
thermiques permettant d’évaluer, d’optimiser et de confirmer les différents systèmes énergétiques.
Il est également important de connaître la consommation énergétique de la construction : ‐valorisation des apports solaires passifs,
‐inertie thermique, ‐protections solaires, ‐déperditions et identification des ponts thermiques, ‐ventilation et renouvellement de l’air. Une construction du type HQE doit limiter le recours aux énergies non renouvelables et
favoriser la mise en place d’équipements de production d'énergie utilisant une source d'énergie renouvelable avec des caractéristiques et performances définies dans les arrêtés du 9 février 2005 et du 12 décembre 2005.
Au niveau des besoins en eau chaude sanitaire, la présence d’équipements de fourniture
d'eau chaude sanitaire fonctionnant à l'énergie solaire et dotés de capteurs solaires répondant à la certification CSTBat couvrant au moins 50% des besoins d’eau chaude sanitaire.
Au niveau des besoins en chauffage, d’utiliser des équipements de chauffage fonctionnant
à l'énergie solaire et dotés de capteurs solaires répondant à la certification CSTBat couvrant ou des équipements de chauffage fonctionnant au bois ou autres biomasses dont le rendement énergétique doit être supérieur ou égal à 65 % conformes aux normes norme NF EN 13240 ou NF D 35376, NF EN 13229 ou NF D 35376, NF EN 12815 ou NF D 32301, NF EN 303.5 ou EN 12809 couvrant au moins 20% des besoins de chauffage ou d’utiliser des pompes à chaleur géothermiques et pompes à chaleur air/eau dont la finalité essentielle est la production de chaleur avec un COP4 3 selon les dispositions de l'arrêté du 12 décembre 2005 couvrant au moins 50% des besoins de chauffage.
4 COP : Coefficient de Performance
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Au niveau des besoins électrique, la fourniture d'électricité à partir de l'énergie solaire (énergie photovoltaïque) conformes à la norme EN 61215 ou NF EN 61646 ou à partir de l'énergie éolienne, hydraulique ou de biomasse ouvrant au moins 20% des besoins électriques.
De plus, une construction de type HQE doit éviter le gaspillage de chauffage, préconiser les
chaudières performantes et favoriser l’utilisation d’eau chaude solaire collective.
B. REGLEMENTATION ET ELIMINATION DES DECHETS DE CHANTIER En France, la réglementation sur les déchets est encadrée par de grandes lois issues pour la
plupart de directives européennes ainsi que de décrets, arrêtés ou circulaires donnant les conditions d’application des lois.
Les deux principales directives européennes datent du 15 juillet 1975 (la Communauté
Economique Européenne demandait aux états membres d'élaborer des plans territoriaux d'élimination des déchets) et du 12 décembre 1991 (relative aux déchets dangereux).
Au niveau français, les différentes lois sont les suivantes : Les lois sur l'élimination des déchets et la récupération des matériaux (loi n° 75.633 du 15
juillet 1975 modifiée par la loi n° 92.646 du 13 juillet 1992), la loi n° 76.663 du 19 juillet 1976 sur les installations classées pour la protection de l'environnement (ICPE) et la loi n° 95.101 du 2 février 1995 sur le renforcement de la protection de l'environnement.
La loi du 13 juillet 1992, relative à l'élimination des déchets ainsi qu'aux installations
classées pour la protection de l'environnement, préconise une politique axée sur le développement de la prévention, de la valorisation et du recyclage et fixe pour objectif, la limitation du stockage des déchets à partir du 1er juillet 2002, date à partir de laquelle seuls les déchets ultimes (déchets qui ne sont plus susceptibles d’être valorisé) sont autorisés à être stockés en décharge spéciale. Cette loi nous intéresse particulièrement car elle détermine l'organisation des transports des déchets et sa limitation en volume et distance et donne la priorité aux filières de valorisation.
Les déchets sont classés en 3 grandes catégories appelées classes : Classe 1 : les déchets dangereux (D) regroupant divers types de déchets (amiante, déchets
industriels spéciaux comme les colles, fluides caloriporteurs …) Classe 2 : les déchets ménagers et assimilés (DMA) comprenant les déchets industriels
banals (DIB) tels que les matières plastiques, les tuyaux, les verres, les métaux … Classe 3 : les déchets inertes (I), stables au stockage, ne brûlant pas et ne produisant pas
de réactions susceptibles de nuire à l’environnement (bétons, briques, terre non polluée …) Les déchets ultimes ne constituent pas une classe supplémentaire mais un niveau de
valorisation.
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Il est également à noter que d’après ces lois, le responsable des déchets est le producteur
ou le détenteur de déchets et cela jusqu’au stade final. Dans la pratique, l’entreprise est responsable de l’élimination de ces déchets même après
les avoir confiés. Le suivi des déchets s’effectue grâce aux bordereaux de suivi des déchets dangereux qui
permettent la traçabilité de ce type de déchets et aux bons de commandes pour les autres catégories de déchets. Ces deux documents permettent de contrôler le circuit de traitement des déchets.
Les nouvelles réglementations en matière d’élimination des déchets imposent la présence
de 3 conteneurs sur les chantiers afin de récupérer et de séparer les déchets des différentes classes.
Tous les matériaux combustibles, comme le bois, le charbon, le gaz butane, naturel ou
propane, l'essence, le pétrole, utilisées pour se chauffer, produisent du monoxyde carbone quand la combustion est incomplète.
Ainsi, par exemple, le chauffage au bois représente une source importante de polluants atmosphérique : monoxyde de carbone (CO), composés organiques volatils (COV), particules fines (PM2,5)
5, oxydes d’azote (NOx) et hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP).
Sources de particules fines d'origine humaine en France
5 particules fines de diamètre supérieur ou égal à 2,5 micromètres
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Le chauffage en Europe est responsable de 20 à 35 % des émissions totales de dioxyde de carbone.
Le chauffage, de part la multitude d’éléments le composant, produit divers types de déchets devant être traités de façon séparés :
Matériau Obligations légales / Procédures
Matériaux métalliques de toutes sortes valorisation via les marchands de matériaux de
construction
Chauffe‐eau, conduites et canaux avec isolants moussés aux CFC ou HCFC
isolants expansés aux CFC et HCFC : démonter sans détruire,
évacuer séparément vers une UIOM6 ; métaux : valorisation via les marchands de matériaux
de construction
Pompes à chaleur avec fluide contenant des CFC
aspiration des CFC par une entreprise spécialisée et traitement;
métaux : valorisation via les marchands de matériaux de construction
Chaudière
métaux : valorisation via les marchands de matériaux de construction;
chemisage : élimination en tant que déchet spécial
Brûleurs à huile et à gaz, vases d’expansion, pompes
valorisation via les marchands de matériaux de construction
Citernes à mazout
après aspiration complète du mazout dans un récipient de récupération : réutilisation
comme citerne à eau pour les chantiers ou valorisation via les marchands de matériaux de
construction (ne pas laisser la citerne enterrée)
Corps de chauffe
démonter les thermostats et les traiter séparément (ils peuvent contenir des déchets
spéciaux, par ex. du mercure) ; métaux (fonte) : valorisation via les marchands
de matériaux de construction
Radiateurs électriques à accumulation avec éléments contenant de l’amiante
démontage et élimination par des spécialistes du désamiantage
Panneaux légers en amiante provenant d’installations techniques
démontage et élimination par des spécialistes
Eaux additionnées de produits chimiques et provenant de la vidange d’installations de
chauffage traitement des eaux usées
Feuilles de polyéthylène (PE) valorisation via les marchands de matériaux de
construction
6 Usine d’incinération des ordures ménagères
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Déchets issus de la ventilation :
Matériau Obligations légales / Procédures
Matériaux métalliques de toutes sortes valorisation via les marchands de matériaux de
construction
Isolants moussés aux CFC et HCFC démonter sans détruire, évacuer séparément
vers une UIOM
Revêtements giclés contenant de l’amiante et toiles d’amiante provenant des canaux
d’aération
démontage par des spécialistes obligation d’annoncer les travaux
élimination des déchets comme déchets spéciaux
Panneaux légers en amiante provenant d’installations techniques
démontage et élimination par des spécialistes
Appareils de traitement d’air et de climatisation
valorisation par des spécialistes
Filtres à air incinération en UIOM
Feuilles de polyéthylène (PE) valorisation via les marchands de matériaux de
construction
C. NUISANCES : Ces lots d’étude (chauffage et ventilation) sont responsables de diverses sources de
nuisances. Ainsi, de la phase de mise en œuvre, l’installation de ces équipements est susceptible de
produire : ‐ des nuisances d’ordre sonore (installation de matériels…), ‐ des particules de poussières (lors des découpes, …), ‐ de production de déchets (emballages, tubes…), ‐ de risque de pollution du sol (utilisation de produits liquides…), ‐ de risque de pollution olfactive (chauffe des matériaux,…). De même, lors du fonctionnement, ces deux lots peuvent être à l’origine de devers
nuisances : ‐ la présence de problème d’aspiration et de soufflement pouvant engendrer des
nuisances sonores, ‐ la pollution de l’air principalement en cas de chauffage mal réglée ou mal utilisé, ‐ risque d’humidité en cas de mauvaise ventilation.
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VIII. SECURITE
A. LE PPSPS Il est Intégré dans le Plan Général de Coordination disponible sur le chantier et rédigé par
le coordinateur SPS.
Il est découpé en deux parties : ‐ La première définit la nature de l’ouvrage à construire ainsi que l’organisation générale
du chantier, ‐ La deuxième présente les mesures de prévention liées aux modes opératoires ainsi que
les dispositifs de sécurité concernant les appareils, engins et installations, retenues pour le chantier
B. MESURES DE SECURITE COLLECTIVE
Situations à risques Prévention ‐ Protection
• Désordre • Travail en hauteur
• Benne à déblai sur chaque zone • Utilisation de PIR7 en alu
7 Plateforme individuelle roulante
Objectifs du PPSPS
1°/ Définir les moyens les plus sûrs pour exécuter les travaux et protéger la santé du personnel
2°/ Informer et sensibiliser l’encadrement et le personnel d’exécution sur la mise en œuvre de
3°/ Préciser les risques et les mesures de prévention liés à la coactivité des différents intervenants
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C. EQUIPEMENTS DE PROTECTION INDIVIDUELLE (EPI)
Situations Risques / nuisances Protection individuelle
• Utilisation d’huile (ventilateur), graisse, oxyde de cuivre, poussière (découpes)
• Travail à un niveau (étage) inférieur à d’autres ouvriers
• Découpes à la scie électrique
• Objet dangereux sur le sol
• Manipulation d’objets coupants (cutters, scie‐à‐métaux (tube cuivre)).
• Utilisation ou exposition à du matériel bruyant (scies, perceuses, marteaux)
• Salissures
• Chute d’objet ‐ heurt
• Projection d’éclats
• Clous
• coupures, heurt
• Perte d’acuité auditive, inconfort
• Bleu de travail obligatoire
• Casque obligatoire et chaussures de sécurité
• Lunettes
• chaussures de sécurité
• Gants, trousse de premiers soins
• Casque ou bouchons antibruit
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•Exposition à un milieu poussiéreux (chapelure de scie, etc.)
• Soudure (brasage fort cuivre sur cuivre)
• Travail en hauteur (pose de panneaux solaires sur toiture)
•Utilisation de matériel électrique
•Utilisation de fluides frigorigènes, ouverture de circuits sous pression
• asthme, gênes respiratoires, picotement oculaire
• brûlure
• Chute
• Electrisation, électrocution
•fuite de liquide, projection, brûlure par le froid
• Masque de type P1 minimum
• Casque de soudeur (degré de protection minimum 12)
• Harnais de sécurité, ligne de vie
• Matériel d’électricité (botte en caoutchouc)
• lunette de protection, masque facial
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•teneur en gaz frigorigène non connue dans une pièce
•Présence d’amiante
•asphyxie, incapacité respiratoire
•maladies pulmonaires (cancer du poumon, de la plèvre)
•appareil respiratoire autonome isolant
•Masque avec filtre P3, combinaison jetable de type 5, sac à déchets, aspirateur à filtre de très haute efficacité, film plastique de récupération posé au sol
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IX. MISE EN ŒUVRE
A. LA MISE EN ŒUVRE D’UN PLANCHER CHAUFFANT (SYSTEME PLAQUES A PLOTS)
Circuit plancher chauffant Circuit radiateurs
Le plancher chauffant est une technologie très utilisée de nos jours, il consiste à faire
passer un fluide caloporteur, de l’eau en l’occurrence, dans des serpentins en PER (Polyéthylène Réticulé) afin de chauffer une pièce par le sol. De plus en plus, les usagers veulent bénéficier d’un confort "4 saisons" et se dirigent vers des planchers chauffant‐rafraîchissant.
Avant la pose d’un plancher réversible, il faut s’assurer - de la parfaite planéité de la dalle porteuse - qu’aucune autre canalisation ne viendra croiser les serpentins - que le bâtiment soit hors eau, hors vent, canalisations sanitaires et électrique installées.
Figure 5 Shéma de principe d'un système de plancher chauffant couplé avec des radiateurs eau
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1. Pose de la chaudière
Pour débuter l’installation de notre système, il faut d’abord poser la
chaudière et le circuit primaire. On entend par circuit primaire, la tuyauterie cuivre qui relie la chaudière à la ou les clarinettes de distribution d’où partiront nos boucles de plancher chauffant.
2. Percement de cloisons ou de murs pour les tubes alimentant la clarinette de distribution
Ces passages de parois doivent être réalisés avant la mise en place des isolants de sol en
tenant compte de leur épaisseur. Ils s’effectuent dans des fourreaux en tubes souples qui dépassent de part et d’autre des
parois de 20 mm. Le vide entre la tuyauterie et le fourreau est rempli d’un matériau élastique et incombustible empêchant la transmission d’éventuelles vibrations.
3. Pose des collecteurs (ou clarinettes de distribution) et raccordement au circuit primaire
Positionnés dans un placard ou encastrés dans un coffret, ils doivent
être situés à plus de 40 cm du sol fini afin d’assurer une bonne purge à la mise en eau et de pouvoir aisément raccorder les tubes. Ils peuvent être isolés afin d’éviter la condensation en mode rafraîchissement.
4. Pose des plaques à plots et des tubes en PER
Grâce aux plots spécialement étudiés, le tube se positionne par simple pression du pied sur
ce dernier. Le tube doit être déroulé à partir de l’extérieur de la couronne manuellement ou avec un
dérouleur. Le mode de pose peut être de différentes façons : en colimaçon ou escargot en serpentin en colimaçon modulé Les tubes doivent être placés à plus de 10 cm d’un mur fini
ou d’une surface couverte (ex : baignoire) et à 20 cm des conduits de fumée et des foyers à feu ouvert. Le pas de pose (largeur qu’il y a entre deux tubes) peut varier de 10 à 35 cm et sera choisi par le bureau d’étude selon la puissance à apporter dans la pièce (la puissance que le plancher pourra fournir sera d’autant plus grande que le pas sera petit)
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5. Essai à la pression d’épreuve
Avant le coulage de la dalle, l’installation doit être rincée, puis remplie en utilisant un
mélange eau et antigel préalablement homogénéisé. Les tubes du plancher doivent être éprouvés avant enrobage par une mise sous pression de 10 bars pendant 12h quand il s’agit de tubes PER comme c’est le cas ici.
6. Préparation de la chape
On peut utiliser une chape dite liquide, sans sable pour
que le contact entre les tuyaux de chauffage et la chape soit le plus homogène possible. Ce type de réalisation permet également une chape plus fine (chape anhydrite). Cette dernière est également auto lissante et auto‐nivelante.
Ci‐contre le silo qui contient le mélange sec.
7. Coulage et vibrage de la chape
Durant le coulage de la dalle, les tubes seront maintenus sous pression de service (3 bars maxi) et ce jusqu’à prise totale du béton d’enrobage. Le délai de séchage est généralement de 24 jours suivi de 10 jours de mise en chauffe progressive.
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8. Planning de mise en œuvre
9. Critères d’utilisation à respecter
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B. LA MISE EN ŒUVRE D’UNE VMC La VMC (ventilation mécanique contrôlée) comme nous l’avons dit précédemment
a pour but d’évacuer l’air vicier d’un local et plus généralement d’un bâtiment. La VMC est composée de plusieurs éléments mécaniques qui favorisent cette évacuation contrairement à une ventilation naturelle. La VMC dont nous allons expliquer la mise en œuvre par la suite est une VMC simple flux. Des entrées d’air sont placées dans les pièces à vivre, généralement au niveau des fenêtres et des bouches d’extraction d’air sont placées au niveau des pièces humides ou les pièces qui dégagent des composants chimiques non souhaitables (Salle de bain, WC, Cuisine) et reliées à un groupe de ventilation motorisé.
1. Les entrées d’air :
Comme nous l’avons indiqué dans le plan particulier de contrôle, les entrées d’air doivent
être placées à un mètre de tout angle de logement afin d’éviter l’entrée de vent dans la pièce de service. De même pour éviter tout courant d’air à l’intérieur de ces mêmes pièces de service, elles sont le plus souvent placées en partie haute à au moins 30 centimètres du plafond ou lorsqu’elles le sont en partie basse à au moins 45 centimètres du sol. Pour éviter le débit de flux d’air entrant il est préférable que l’entrée d’air ne soit gênée d’aucune manière par un élément de construction mais doit être protégée par un capot pour éviter les infiltrations d’eau à l’intérieur du logement.
Pour réaliser une entrée d’air on réalise le tracé de sa découpe puis la découpe de la
mortaise dans la fenêtre. Pour cela on utilise des forets et une perceuse ainsi qu’une scie (port de gants et lunettes obligatoires). L’orifice obtenu doit être parfaitement perpendiculaire au mur. On monte ensuite l’auvent et l’entrée d’air en plaçant ses ailettes vers le haut pour éviter les sensations de courants d’air. A noter que l’entrée d’air doit être facilement démontable pour les entretiens futurs.
2. Les bouches d’extraction : Celles‐ci doivent être placées à des endroits facilement accessibles pour leur nettoyage et
entretien. Elles doivent se situer à plus de dix centimètres de tout angle de parois, mur ou plafond. Leur positionnement se fait en partie haute dans les pièces de service ou au plafond mais au moins à 1.80 mètre du sol. Le support doit être solide ainsi que les fixations afin d’éviter la chute de la bouche d’extraction.
Figure 7 Clipsage de la partie mobile de l'entrée d'air
Figure 6 Fixation de l'entrée d'air côté intérieur de la fenêtre
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Comme pour les entrées d’air on réalise un tracé de la découpe puis
la découpe. On installe ensuite la manchette qui sert à faire l’étanchéité du système. La manchette doit être bien positionnée. On tire la gaine de ventilation à travers l’ouverture préalablement découpée puis on fixe la manchette dans la gaine avec un adhésif ou un collier. Enfin on fixe et monte la bouche d’extraction avec des vis de maintien sur le corps et un joint à l’arrière de la bouche côté aspiration.
3. Les gaines
Avant leur mise en place, il faut
prendre les précautions nécessaires pour éviter leur écrasement, notamment pendant leur transport. Pour les grandes longueurs il faut utiliser des conduits rigides qui ne risquent pas de se plier. Enfin il faut aussi réfléchir à la disposition des gaines dans le bâtiment avant de commencer pour éviter des coudes inutiles qui ne feraient que diminuer la performance de l’installation. On doit toujours utiliser des gaines isolées dans les endroits qui ne sont pas chauffés.
Pour leur raccordement au moto‐ventilateur, la gaine doit être fixée sur la manchette de la
bouche d'extraction puis tendue jusqu'au piquage du moto‐ventilateur. Il faut s'assurer qu’elle soit tendue et ne forme pas de coude trop important. On découper ensuite la gaine et on la fixe au piquage et à la bouche à l'aide de colliers de serrage.
Figure 9 Serrage du collier de fixation de la gaine sur la manchette
Figure 8 Découpe dans une plaque de plâtre à l'aide d'une scie cloche
Figure 11 Montage correct des gaines sur les manchettes
Figure 10 Montage incorrect des gaines sur les manchettes
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4. Le motoventilateur Celui‐ci ne doit pas être posé par terre ni fixé à un mur
car c’est l’élément mécanique du système. Son fonctionnement induit des vibrations, pour les éviter et au moins les amortir il suffit de suspendre l’appareil. Pour éviter la dispersion du bruit lors de sa mise en marche il doit être placé dans les combles ou dans un local technique, le plus souvent au‐dessus d’une pièce technique (Salle‐de‐bain, WC) dont les occupant ne seront pas gênés. Dans d’autres cas, il est posé simplement sur des éléments en caoutchouc (silent‐block).
Les branchements électriques se font de deux manières différentes selon l’utilisation que
l’on en fait : ‐ Mode standard : débit de pointe lorsque l’interrupteur est actionné ‐ Mode minuté : débit de pointe pendant un temps prédéfini lorsque l’interrupteur est
actionné. Le réglage du débit de pointe en cuisine est indiqué sur la notice de l’appareil car il change
avec ce dernier.
5. Les sorties de toit Le capot de pluie doit être installé avec un écoulement d’air
perpendiculaire à la pente du toit. Un calage doit être réalisé sur les toits en pente dans le sens des linteaux.
6. Mise en service de l’installation
Il faut démarrer le moto‐ventilateur à grande vitesse et le laisser fonctionner de cette
façon pendant deux heures afin de lubrifier le moteur. Ensuite on doit vérifier à l'aide d'une feuille de papier très fine que l'aspiration se fait
correctement aux bouches (à la bouche cuisine, le papier doit rester collé). Enfin on doit passer en petite vitesse et vérifier que le moto‐ventilateur change bien de débit.
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X. PATHOLOGIES
A. INTERACTION ENTRE DIVERS MATERIAUX Cette interaction peut provoquer la corrosion des canalisations et entraîner des fuites
d’eau sur le circuit de distribution d'eau chaude sanitaire ou d’eau pour le chauffage.
1. Causes
Ce type de pathologie est le résultat d’une interaction entre différents métaux en présence
d’eau. Il se produit alors une réaction d'oxydoréduction faisant réagir les métaux comme une pile et amorçant le phénomène de corrosion. Plus le potentiel entre les métaux est grand, plus le phénomène de pile est important et donc plus vite se fait la corrosion. Le métal possédant le potentiel le plus faible (anode) se retrouve attaqué par celui dont le potentiel est le plus élevé (cathode). La présence d’oxygène dans l’eau accélère le phénomène de corrosion.
Ce phénomène est plus généralisé dans les circuits de circulation d’eau chaude sanitaires avec l’association de cuivre et d’acier galvanisé.
2. Remède
Respecter le D.T.U. 60.5: "aucune canalisation cuivre ne doit être placée en amont d'une
canalisation en acier galvanisé", l’association de divers matériaux est donc fortement déconseillée. Il est également recommandé de mettre en place des purgeurs d’air afin de limiter
l’accumulation d’air dans les conduites. Le phénomène de corrosion étant plus important au niveau des coudes et des raccords, il
est conseillé d’utiliser des raccords isolants diélectriques (composé d’un isolant).
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B. PRESENCE DE BOUE DANS LE CYCLE D’EAU CHAUDE Provoquant la baisse d’efficacité thermique de l’installation de chauffage. Cela ce traduit
par une baisse d'efficacité des échangeurs de chaleur (radiateurs froids dans les parties basses) dues à la présence de dépôts qui réduisent la température de surface. Cela conduit au phénomène de corrosion (perforation du métal) et à l’apparition de fuites d'eau sur les faces externes des radiateurs et des canalisations. Au niveau de la chaudière, des dépôts se forment sur les faces internes de l'installation pouvant conduire à la déformation voire à l'éclatement des surfaces de chauffe.
1. Causes La présence de " boue" traduit la présence de différents composants :
- de calamine, présent sur les faces internes des tubes du circuit de chauffage, - de résidus de construction lors des raccords mécaniques ou lors de soudures (filasse, métal
de soudure…), - des produits d’origine minérale présents dans l'eau de remplissage qui se précipitent, - de bactéries dans les canalisations, Les dépôts de boues sont également dus au phénomène d’oxydation dans les conduites.
2. Remède Avant la mise en service, il faut s'assurer que le circuit est bien rincé afin d'éliminer la
calamine et les résidus de mise en œuvre, que l’eau injecté dans le circuit est adoucie voire dé ionisée afin de réduire sa conductivité et d'exclure la précipitation de composés minéraux.
Pour les circuits tous en acier, il est préférable d’incorporer des produits à base de soude et de traiter magnétiquement les fluides circulant dans les canalisations.
Il existe un traitement curatif visant à éliminer les boues en circulation par la mise en place de pots à boues, filtres à cartouches ou appareils cycloniques avec, éventuellement, des aimants pour fixer les particules ferromagnétiques.
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C. L’ENTARTRAGE
Le tartre bouche les canalisations et favorise le développement de bactéries.
1. Causes
Le tartre est un dépôt qui adhère aux parois des canalisations. Il résulte de la précipitation de sels minéraux dans l'eau qui atteignent, sous l'effet de la température ou du tourbillonnement de l’eau calcaire, leur limite de solubilité et se cristallisent en formant des incrustations dans le métal des canalisations augmentant ainsi le coefficient de rugosité des parois, l'obstruction des canalisations et entraînant la chute de rendement des échangeurs thermiques (production d'eau chaude). De plus, la création de porosités propices à la corrosion par aération différentielle et au développement de micro‐organismes.
2. Remède
Il est conseillé de mettre en place des canalisations en cuivre empêchant l'apparition des
premières traces de tartre et bloquant ainsi le développement naturel du processus d'entartrage. Le cuivre a donc un avantage décisif sur les autres matériaux avec lesquels il y a toujours amorce d'entartrage. De plus, le tartre déposé sur un tube de cuivre contient lui‐même des traces de cuivre inhibant le risque de prolifération de micro‐organismes.
Il est également recommandé de mettre en place en amont de l’installation, un adoucisseur d'eau permettant l’éliminent de tartre dans l'eau (méthode chimique) ou un conditionneurs anti‐tartre empêchant l'entartrage sans entrer en contact avec l'eau potable (méthode physique).
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D. FEU DE CHEMINEE En brûlant, le combustible, dégage de la fumée qui contient, sous forme de gouttelettes,
un liquide appelé créosote ou suies. Ce liquide s'accroche aux parois de la cheminée et se durcit en refroidissant. Il suffit d’une épaisseur de créosote égale à celle d’une feuille de papier déposée sur les parois pour que la moindre étincelle provoque un incendie à l'intérieur du conduit qui peut se propager ensuite à l’ensemble du bâtiment.
1. Causes
Ce type de pathologie peut être du à une évacuation trop lente des gaz brûlés qui en se refroidissant entraînent une condensation des goudrons et imbrûlés contenus par les fumées, sur les parois du conduit risquant ensuite de s'enflammer et provoquer un feu de cheminée.
La production de créosote est d’autant plus importante que l’installation de chauffage est mal réglée, par une mauvaise utilisation des sources de chauffe, par une mauvaise combustion ou fait suite à des défauts d'entretien des cheminées provoquant l’accumulation de suie sur les conduits de cheminées.
Ce type de pathologie peut également être le résultat de paroi de cheminées ou de souche mal isoléee (trop humide) entraînant l’apparition de briste (matière résiduelle brunâtre) sur les paroi des conduits de cheminée,
2. Remède
Faire le ramonage de la conduite tous les ans et en profiter pour vérifier l’étanchéité celle‐ci. Pour les cheminées à bois, utiliser du bois sec, penser également à bien isoler la cheminée sur toute la hauteur avec des matériaux conformes.
Le tubage de la cheminée est conseillé en cas de rénovation d'une ancienne cheminée et est obligatoire en cas de construction neuve, en effet, le tubage inox rend le conduit d’évacuation étanche et permet de régler les problèmes de mauvais tirage en adaptant le diamètre du tube à la sortie de l’appareil de chauffage.
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E. DISFONCTIONNEMENT DU CIRCUIT D’AIR EN VMC Cela provoque l’apparition de moisissures importantes au
niveau des murs et plafonds.
1. Causes
Cette pathologie est la conséquence d’une VMC mal positionnée (l’air neuf doit entrer par
les grilles des pièces sèche et être évacué par des grilles situées dans les pièces humide). Le mauvais positionnement des grilles d’entrée et de sortie d’air induit un balayage anormal de l'air chargé d'humidité et donc un mauvais renouvellement d'air des pièces sèches. Cet air trop humide se refroidit au contact des parois froides, d'où une transformation de la vapeur d'eau contenue dans l'air en eau liquide favorisant le développement de moisissures.
2. Remède
Créer des courants d’air en installant les bouches d’entrée d’air neuf
en partie basse dans les pièces sèches et les bouches d’extraction en partie hautes dans les pièces ayant pour vocation d’être humide ou sujettes aux mauvaises odeurs (salle de bains, cuisine, WC), en cas de porte hermétique, pensé à créer des espaces afin de ne pas perturber la circulation de l’air.
F. INTOXICATION AU MONOXYDE DE CARBONE L’intoxication par monoxyde de carbone est une cause de nombreux décès de personnes.
1. Causes Le monoxyde de carbone (CO) se forme lors de la combustion incomplète de n’importe quel combustible inflammable, que se soit le bois, le charbon, le gaz, le mazoute, etc… Il est ainsi produit lors d’un mauvais réglage de l’installation de chauffage (brûleur de chaudière), lors d’une mauvaise évacuation de ces gaz (mal reliée au conduit de cheminée) ou refoulement du aux conditions atmosphériques (redoux, brouillard, plafond bas). Il est un gaz très toxique qui prend la place de l’oxygène dans le sang, il est de plus inodore, incolore et sans saveur, le rendant indécelable par l’homme.
2. Remède
Contrôler l’état de la chaudière et des conduits par des professionnels (ramonage, raccordement). S’assurer de la bonne ventilation des pièces
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XI. ECONOMIE DU LOT
A. CHAUFFAGE
1. LES CHAUDIERES Les chaudières à gaz et à fioul de même puissance et pour les mêmes prestations ont un
prix relativement similaire; compter environ 3000 € pour une chaudière sol (sans production d’eau chaude sanitaire) de 20 kW (permet de chauffer une surface d’environ 200m²). Pour une chaudière bois on aura un prix inférieur aux deux précédents, à savoir environ 2200€. Cette différence s’explique pour une grande partie par l’absence d’un brûleur pour une chaudière bois, la technologie étant moins avancée le prix en découle. Pour une chaudière fioul condensation il faudra débourser 6000€. Ceci s’explique par une technologie plus pointue (un échangeur en plus pour récupérer une partie des calories des fumées) avec un meilleur rendement (>100%). Ce prix peut être diminué si la chaudière est primable par l’ANAH et peut recevoir un crédit d’impôt.
Pour l’achat d’une chaudière il est aussi important de se renseigner sur les combustibles notamment du prix qui évolue tous les jours et aussi de la facilité d’acheminement de ces derniers. Prix des combustibles au 15 janvier 20078 (pour 100kWh et le même pouvoir calorifique inférieur):
- fioul domestique : 5,60€ (pour une livraison de 2000 à 9999 litres) - propane : 10,61€ - bois : 3,20€ (bûches de 50 cm)
ELECTRIQUE POMPE A CHALEUR
BOIS GRANULES BOIS (10000)
GAZ (kWh/an)
PROPANE FIOUL
RENDEMENT MOYEN
100% COP 2.5 80% 80% 90% 90% 90%
COÛT UNITAIRE EN € TTC
0,1106 €/kWh 0,1106 €/kWh 42,50 €/stère 175 €/tonne 0,031
€/kWhPCS 1,37 €/kg
0,67 €/litre
COÛT ANNUEL EN € TTC
1106 442 265 456 532 1178 745
QUANTITE 10000 kWh 4000 kWh 6,2 st‐res 2,6 tonnes 10000 kWh 860 kg 1112 litres
8 Ministère de l’économie, des finances et de l’industrie
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2. TUBES Les tubes de diamètres 20 millimètres peuvent avoir différents prix selon le matériau dans
lequel ils sont fabriqués. Un tube de six mètres en acier va coûter 40€, en cuivre 56€ et en PER (Polyéthylène Réticulé haute densité) 12€. Ceci s’explique par l’envolée des cours des métaux (le cuivre est passé de 1580 à 5705 € la tonne entre 2002 et janvier 2007) alors que le PER subit le prix du cours du pétrole qui est bien inférieur.
B. VENTILATION
1. ENTREE D’AIR A chaque type de ventilation mécanique contrôlée correspond une entrée d’air spécifique. Pour les simples flux autoréglables les entrées d’air sont autoréglables avec les
caractéristiques suivantes : le module (débit d’air en m3/h normalisé 22, 30 ou 45), l’isolement acoustique (dB(A)) et l’esthétique (couleur et texture).
Pour les VMC simple flux hygroréglables, les entrées d’air fonctionnent en parfaite autonomie. Elles utilisent la propriété qu’ont certains tissus à s’allonger avec l’augmentation de l’humidité, ce qui fait varier la section de passage d’air.
Les entrées d’air hygroréglables sont plus coûteuse que les autoréglables du fait de leur technologie plus avancée (présence d’une commande manuelle ou électrique ainsi que d’un volet qui fait varier le passage de l’air).
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2. LES GAINES DE CIRCULATION DE L’AIR Pour les petites VMC elles peuvent être en matière plastique. La plus utilisée est celle en
spirale souple, il faut l’étirer au maximum pour réaliser un réseau performant. Pour les habitats collectifs il est utile d’avoir des conduites en acier galvanisé pour garantir la tenue au feu.
GAINE ALU 25x100cm = 250€ GAINE PVC 25x100cm = 120€ Là encore, comme pour les tubes de chauffage le prix dépend surtout de la nature du
matériau. On peut aussi avoir des conduites en plastique dur de forme rectangulaire ou oblong qui peuvent être plus facilement installées dans les faux plafonds de faible hauteur.
3. LES BOUCHES D’EXTRACTION Les bouches d’extraction autoréglables sont celles où la régulation de débit se fait par la
bouche elle‐même. En effet dans les immeubles le ventilateur se trouvant le plus souvent en haut de la structure, la pression aux bouches du rez‐de‐chaussée est bien inférieure à celle du dernier étage. Etant mécanique, elles ne nécessitent pas d’alimentation électrique. C’est ce dernier critère qui explique la plus grosse différence de prix avec les bouches hygroréglables qui peuvent être déclenchée par commande électrique afin qu’elles se comportent en débit de pointe.
4. DIFFERENCE SIMPLE ET DOUBLE FLUX
Une VMC double flux (900€) peut‐être plus de deux fois plus chère qu’une simple flux
hygroréglable (350€) et dix fois plus qu’une simple flux autoréglable (90€). Cela s’explique par la présence de deux moteurs, du doublage de toutes les conduites (car l’air doit être insufflée et récupérée) et de la présence de bouches d’extraction plus coûteuse ainsi que de filtres pour le traitement d’air.
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XII. INNOVATION SUR LE LOT
A. LE CHAUFFAGE SOLAIRE A AIR OU MUR PARIETODYNAMIQUE Cette technologie utilise l’énergie thermique du soleil pour le chauffage ou le préchauffage
d’air. Il peut être utilisé pour l’alimentation en air neuf de ventilation mais aussi pour d’autres usages comme le séchage de récoltes.
Sur la photo ci‐contre, on peut voir le plus grand système de chauffage solaire au monde, équipant une usine Bombardier à Montréal au Canada.
Le capteur solaire de ce système industriel à une superficie de 10 000 m². Un système de chauffage solaire de l’air comprend deux parties :
- un capteur solaire monté sur la façade du bâtiment la plus ensoleillée - un système de distribution d’air avec ventilateur installé à l’intérieur du
bâtiment.
Le capteur solaire a comme
caractéristique particulière d’être constitué d’une simple plaque perforée (plaque à pores) éliminant ainsi la nécessité d’un vitrage, commun à la plupart des autres capteurs de chauffage solaire. Ces perforations permettent l’admission de l’air extérieur à travers la plaque absorbante de couleur foncée. Réchauffé au contact et
au passage de l’absorbeur, cet air est canalisé à l’intérieur du bâtiment après être passé dans l’espace vide situé entre l’absorbeur et le mur porteur du bâtiment. La température de surface de l’absorbeur étant à peine plus élevée que la température ambiante extérieure, les pertes thermiques sont minimes et la majeure partie de l’énergie solaire captée est mise à profit pour réchauffer l’air avec un rendement élevé.
Lorsqu’il n’est plus nécessaire de réchauffer
l’air de ventilation, des registres de dérivation aménagés au‐dessus du capteur solaire, admettent
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directement l’air extérieur dans le bâtiment. Pour les applications en ventilation, ces registres à deux positions (tout ou rien), sont contrôlés en fonction de la température extérieure. Normalement, le thermostat qui assure ce contrôle ouvre le registre lorsqu’il n’est plus nécessaire de réchauffer l’air neuf admis (ordinairement entre 15 et 20 ºC). Le schéma de principe de droite explique plus en détail le concept.
L’autre avantage de système est qu’il peut récupérer les pertes thermiques à travers le
mur du bâtiment. Cette chaleur qui s’échappe de l’enveloppe du bâtiment, atteint le flux d’air du capteur. L’air de ventilation issu du capteur solaire intercepte cette chaleur et la renvoie à l’intérieur du bâtiment. L’air de ventilation récupère environ la moitié de ces pertes thermiques.
Pour les bâtiments de grand volume, l’air est souvent insufflé par le biais de conduits
perforés souples comme le montre la photo de gauche. Sur cette même photo, on peut voir un aérotherme eau chaude qui est là pour apporter la puissance calorifique nécessaire au maintien de la température du volume. Ce système étant réellement efficace par jours de soleil, il convient de dimensionner l’installation sans le prendre en compte car il se peut qu’en hiver, il y ait une semaine de brouillard à très faible température ; le
bureau d’étude Génie climatique ayant obligation d’installer un système qui réponde aux exigences du maître d’ouvrage et ceci pour une valeur de température extérieure règlementaire.
B. LA CONCEPTION BIOCLIMATIQUE Cette nouvelle approche dans la conception des bâtiments est aujourd’hui très en vogue et
s’inscrit parfaitement dans le concept de développement durable qui progresse progressivement dans les mentalités des acteurs politiques et de la vie sociale des pays développés. L’objectif consiste à mieux maîtriser les consommations d’énergie dans l’utilisation d’un bâtiment en pensant dès la conception aux incidences énergétiques liées aux technologies prescrites par l’architecte et le maître d’ouvrage. Plus concrètement, il s’agit de limiter les besoins de chaleur l’hiver et l’été, d’éviter les surchauffes.
Dans un premier temps, on va s’intéresser à une des rares énergies qui nous est donnée
gratuitement : le soleil. Le soleil envoie vers la Terre en permanence une quantité d'énergie qui correspond à peu près à 700 W/m² (pour une surface horizontale, en France). Le but du bioclimatisme est de tirer parti de cette énergie gratuite pour répondre aux besoins de chaleur de l'habitation. Sur le schéma ci‐dessous (vue de dessus), on peut voir quelles parois vont être les
plus sollicitées par le soleil en fonction de la saison. On remarque qu’en hiver, la face Sud est la plus exposée et en été ce sont les faces Est et Ouest ainsi que la
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toiture. Si on se remémore les objectifs : recevoir le plus d’énergie gratuite l’hiver pour limiter le recours à des sources d’énergie fossiles et éviter l’été de trop capter la chaleur solaire abondante. Le bioclimatisme va donc partir du constat effectué auprès de dame nature et des objectifs pour concevoir un bâti le plus "intelligent" possible :
le Nord ne capte pas d’énergie l’hiver, ni lumière et les fenêtres étant des points faibles thermiquement, on ne placera donc pas de menuiserie sur cette face,
L'est et l'ouest auront des vitrages, mais il faudra impérativement pouvoir les occulter dans la saison chaude. En effet, le soleil redescendant sur l'horizon en milieu de journée, elles captent de l’énergie alors qu’il ne faudrait pas.
Le sud aura le maximum de vitrages, pour capter le maximum de chaleur l’hiver. Par contre pour éviter les surchauffes l’été, il sera important d’installer une "casquette" pour stopper les rayons lumineux qui voudraient venir taper sur notre vitrage. Le soleil ayant une trajectoire rasante au Sud l’hiver, cette "casquette" n’empêchera pas le soleil de pénétrer en cette période.
Dans un deuxième temps, toujours en rapport avec le soleil, il convient de disposer intelligemment les pièces dans le logement. Ainsi, on préconisera les pièces de vie vers le Sud et les pièces auxiliaires (cellier, buanderie, garage, atelier) vers le Nord car elles sont moins demandeuses de confort et donc des économies substantielles de chauffage peuvent alors être ainsi réalisées.
De plus, l’inertie est un facteur essentiel pour le confort et il convient de l’augmenter par
un choix approprié des matériaux de construction. En effet, en été, un bâtiment ayant une forte inertie captera une partie de la chaleur la journée et la déchargera la nuit (cet effet pouvant être amélioré par une sur‐ventilation nocturne). L’hiver, les écarts de température extérieure étant moins important, l’inertie joue surtout sur le fait que le mur va emmagasiner moins vite la chaleur du logement et donc les variations de température intérieure entre jour et nuit (période où on ne chauffe pas ou moins) seront moins rapides.
Ensuite, on peut parler sans les développer, des toitures végétalisées qui en même temps
d’améliorer le confort thermique, améliore le confort esthétique, fait office de réservoir d’eau (absorbée par les plantes) et compense ainsi l’imperméabilisation des sols due à la construction. Les énergies renouvelables se développent aussi beaucoup en ce moment puisqu’elles utilisent des sources non polluantes pour produire de l’énergie (panneaux solaires thermiques, panneaux solaires photovoltaïques, éoliennes).
Pour terminer sur la conception bioclimatique,
méthode où l’on se sert au maximum des possibilités offertes par les forces de la nature, on peut présenter
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une éolienne construite par un constructeur français destinée au secteur du bâtiment. Gual‐Industrie l’a nomme "statoéolienne" et cette dernière, contrairement à ce qu’on peut voir couramment le long des autoroutes, tourne sur un axe verticale et est capable de prendre l’énergie du vent sans se préoccuper de la direction de celui‐ci (vents tournants). Capable de résister à des vitesses de vents très élevées, le cadre urbain est son environnement favori.
C. LES BÂTIMENTS PASSIFS Dans l’analyse fonctionnelle, nous avions vu que le chauffage d’un logement était là pour
compenser des déperditions qui se faisaient via l’enveloppe du bâtiment et la ventilation dans le but de maintenir une température de confort pour l’habitant.
Le but ici sera de minimiser l’apport de chaleur à travers le système de chauffage en agissant directement sur les composants de l’enveloppe et le système de ventilation.
Cette nouvelle pensée en lien avec le développement durable est née en Allemagne et sa
définition est encadrée par le PassivHaus Institut de Darmstadt. Ce concept se donne pour objectif de concevoir des bâtiments qui puissent se passer de chauffage et de climatisation. Pour arriver à un tel résultat, il convient bien sûr de réaliser de gros efforts d’ingénierie.
- Le besoin de chauffage dans un bâtiment qui souhaite obtenir cette certification ne doit pas dépasser 15 kWh/m²/an.
A titre de comparaison, c’est vingt fois moins qu’un logement moyen du parc français. En théorie, avec un besoin si faible en énergie, la chaleur dégagée par les occupants additionnée à celle engendrée par l’éclairage et les appareils domestiques suffisent à maintenir une température confortable dans le logement. Néanmoins, il est toujours prévu un petit système de chauffage pour les périodes de froid prolongées.
Points à traiter :
Orientation au Sud
Renforcement de l’isolation thermique (Uparoi extérieure < 0.15 W/m².K)
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Utilisation du triple vitrage (Uw < 0.8 W/m².K)
Ventilation double flux avec récupération de chaleur (ventilateurs avec de hauts rendements, échangeur thermique d’un rendement supérieur à 80%)
- L’étanchéité de l’enveloppe doit être optimale (des contrôles très pointus sont effectués).
Utilisation d’huisseries (composants d’un encadrement de porte) hautes performances. - Un besoin en énergie primaire inférieur à 120 kWh/m²/an (chauffage + production ECS +
électricité domestique). Recours aux énergies renouvelables (solaire thermique, photovoltaïque) ou aux pompes
à chaleur et aux puits canadiens.