PROJET DE RÉNOVATION ENERGETIQUE DU … · Type KNAUF Fibraroc (ACERMI 06/007/424 en annexe) ou équivalent. Option isolation en sou-face de la dalle via vide sanitaire (uniquement

Opération

PROJET DE RÉNOVATION ENERGETIQUEDU BÂTIMENT GROUPE SCOLAIRE

Maître d’ouvrage

Commune de Caudiès-de-FenouillèdesPlace de la mairie – 66220 Caudiès-de-Fenoiuillèdes

Tél. 04 68 59 92 25 - 04 68 59 92 26www.mairie-caudies-fenouillèdes.fr

[email protected]

Bureau d'études énergieSOLARTE

RN 116 - route de Sirach - 66500 RiaTél. 04 68 05 27 26

[email protected]

Type de document

DESCRIPTIF

Objet

CONCOURS ECO-RENOVATION BBCEN LANGUEDOC ROUSSILLON

Date

25 septembre 2013

Table des matières

1.État des lieux.........................................................................................3

2.Synthèse des surfaces du bâtiment.......................................................6

3.Qualité de l'air intérieur..........................................................................7

4.Solutions techniques retenues...............................................................8

5.Modélisation des ponts thermiques......................................................11

6.Simulations thermiques dynamiques...................................................15

7.Études thermiques réglementaires......................................................20

8.Résultats niveau BEPos......................................................................23

1. État des lieux

Localisation

Caudiès-de-Fenouillèdes est une commune de 620 habitants située au nord-ouest du départementdes Pyrénées-orientales (66), dans la vallée de l'Agly. Cette petite commune forestière (3645 ha) portenotamment un projet de plate-forme de bois-déchiqueté avec la communauté de communes des AglyFenouillèdes.

Le bâtiment concerné est situé en bordure de la route départemental D117, à une altitude de 348m.Sa position géographique est précisée ci-dessous. Le terrain naturel présente une pente de 1 %déclinant vers l'est.

Coordonnées Géographiques (Sexagésimal) GPS (Décimal)

Latitude N 42° 48' 41.05'' 42.811404233

Longitude E 2° 22' 39.97'' 2.377770702

Description généraleConstruit en 1966, le bâtiment est exclusivement construit en maçonnerie et ne comporte que très peud’isolation thermique. Il n'est pas isolé ni en sous face de plancher, ni au niveau des murs. Il est parailleurs faiblement isolé en plafonds. Ces consommations de fioul pour le chauffage sontconséquentes.

Il s'agit d'un volume simple tout en longueur, parallèle à la route, composé d'une partie centrale surdeux niveaux et de deux ailes latérales de plain pied. Sa façade principale, orientée Sud-sud-ouest(195°), donne sur une vaste cour revêtue d'asphalte.

Usage du bâtiment et zonage fonctionnel

Le bâtiment « groupe scolaire » abrite :1 école maternelle : environ 190 m² utiles au rez-de-chaussée (rdc), plus préau (40 m²) etbloc sanitaire (10 m²)1 école primaire : environ 215 m² utiles au rdc, plus préau (40 m²) et bloc sanitaire (10 m²)Le groupe scolaire compte actuellement 65 élèves pour une capacité d’accueil maximale de150 élèves.4 logements sociaux : environ 230 m² habitables au premier niveau, y compris hall d'entréeet distributions communes.1 local chaufferie : environ 14 m² au sous-sol1 vide sanitaire d'une hauteur moyenne de 60 cm (environ 0,95 m coté est, 20 cm coté ouest)sous l'ensemble des planchers bas des classes d'école cloisonné en 12 volumes.3 combles non aménageables sur l'ensemble des planchers hauts

Soit une surface totale à chauffer d'environ 635 m².

SOLARTE Audit énergétique / Groupe scolaire de Caudiès-de-Fenouillèdes page 3 / 24

Façade sud

Façade nord


Préau

Salle de classe


2. Synthèse des surfaces du bâtiment


S-RT Surface de Plancher

écoles maternelle 207,50 193,07 188,63

école primaire 239,71 222,74 217,92

combles

préaux

sanitaires 20,82

Écoles 447,21 436,63 406,55

Chaufferie 14,56

hall entrée 14,96 21,78

galeries-palier 33,79 15,06

Logement T3 (x2) 50,57 52,35 50,73

Logement T4 (x2) 77,77 66,67 63,83

combles

Logements 305,42 274,89 229,13

TOTAL 752,63 726,08 635,68

Surface Chauffée (Habitable ou Utile)

3. Qualité de l'air intérieur

La ventilation est une obligation légale (arrêtés du 24/03/1982 et du 28/10/1983) pour les logementsconstruits après 1982, collectifs ou individuels. Elle doit satisfaire aux exigences suivantes : l’aérationdoit être générale et permanente, la circulation d’air doit se faire depuis des entrées d’air situées dansles pièces principales jusqu’à des sorties dans les pièces de service (cuisine, salle de bains, toilettes).Trois types de débit réglementaire sont exigés : débits de base, débits de pointe et débits réduits (encas d'inoccupation). La façon la plus sûre de les atteindre est d’installer une ventilation mécaniquecontrôlée (VMC).

Pour les locaux scolaires, le Règlement Sanitaire Départemental prescrit un débit de renouvellementd'air de 15 m3/h par élèves (environ 2 à 3 volumes par heure). Les prises d'air neuf doivent se trouverà plus de 8 mètres de sources éventuelles de de pollution (y compris véhicules).

Les bâtiments anciens rénovés ne sont pas directement concernés, néanmoins, dans un soucis deconfort, d'hygiène et de pérennité du bâti, les exigences réglementaires doivent être appliquées.

D'après les enquêtes et études menées par l'Observatoire de la Qualité de l'Air Intérieur1 et le CETIAT,le taux de renouvellement de l'air est très variable selon les logements et très faible dans les écoles (0à 8 m3/h.personne) alors que l'enfant de moins de sept ans est la personne la plus vulnérable à unemauvaise qualité de l'air. Ces débits insuffisant engendrent des taux d'humidité et de dioxyde decarbone (CO2) élevés, avec un impact négatif sur la santé (activité microbiennes) et la concentrationintellectuelle des élèves. Le CO2 est un témoin du confinement et un indicateur de la qualité de laventilation. La recommandation sanitaire est de 1000 ppm. Au delà de 2000 ppm : apparition de mauxde têtes, fatigue, somnolence2. La norme NF EN 13779 prévoit quatre niveaux de qualité de l'air.

Le niveau « modéré » retenu ici correspond à un niveau ambiant de CO2 de 600 à 1000 ppm,soit l'équivalent de 30 m3/h par personne avec une filtration de type F5 (particules, polluantsgazeux) + F7 (poussières, pollens).

Une partie des lois Grenelle 2 portent également sur le contrôle de la qualité de l'air intérieur 3. Ellerendra obligatoire à partir du 1er janvier 2015 dans les locaux d'enseignement la mesure continue dudioxyde de carbone et la mesure bi-annuelle des formaldéhydes et du benzène.

1 http://www.oqai.fr2 Source : Guide de l'habitat sain, Docteurs Déoux, Medieco Editions, 20043 Décret n° 2012-14 du 5 janvier 2012 relatif à l’évaluation des moyens d’aération et à la mesure des polluants effectuées au titre de la surveillance de la qualité de l’air intérieur de certains établissements recevant du public


4. Solutions techniques retenues

Nous proposons ici des travaux de rénovation thermique visant un niveau de performance respectantles réglementations actuelles secteur neuf et les valeurs cibles BBC.Une priorité est donnée à la mise en place enveloppe thermique performante. Les systèmes deproduction de chaleur seront remplacés des matériels à meilleur rendement, dimensionnés pour lesnouveaux besoins et utilisant des sources d'énergies renouvelables.Le choix du MO et du MOe s'oriente vers une isolation thermique par l'extérieur (ITE) pour des raisonsde performance et de contraintes liées au site.

ENVELOPPE

La toitureProcédé d’isolation thermique de planchers de combles perdus non aménagés ou difficilementaccessibles par soufflage de fibres de cellulose adjuvantées ; épaisseur d'application 400mm (320mmaprès tassement) lambda certifié à 0,038 R = 8,4 m².K/W ; Type Isol'Ouate (DTA 20/07-115 enannexe) ou équivalent. Y compris traitement faces internes murs pignon avec solution humide 100mmlambda certifié à 0,041 R=1,45 ; Type Univer'Cell (AT 20/07-114 en annexe) ou équivalent

Variante sarkingProcédé d’isolation de type sarking, y compris débord supplémentaire pour protection ITE avec 3 couches croisées de panneaux de fibre de bois dense ; épaisseur 320mm lambda certifié à 0,042R = 7,6 m².K/W ; chants rainurés languettes ou bords droits ; Y compris chevronnage, lé ou panneaupare-pluie, litelage et nouvelle couverture en terre cuite. Y compris dépose des parties supérieuresdes pignons en briques.

Option traitement débords toiture et pignon Solution mixte avec isolation des combles perdus tel que décrit ci-dessus plus traitement des pontsthermiques des débords de toiture :

• Rives latérales : dépose des parties supérieures des pignons en briques et pose de panneauisolant dense imputrescible type panneau de liège épaisseur 40mm lambda certifié à 0,042R=1,05 (ACERMI 03/049/270 en annexe) faisant jonction avec l'ITE et enrobant le chaînageen béton armé ; reprise d' étanchéité en zinguerie.

• Rives basses : dépose des chéneaux en place et de quatre rangées de tuile. Pose depanneau isolant dense imputrescible type panneau de liège épaisseur 40mm lambda certifié à0,042 R=1,05 (ACERMI 03/049/270 en annexe) faisant jonction avec l'ITE et enrobant lechaînage en béton armé ; reprise d'étanchéité en zinguerie intégrant chéneaux de typenantaise. Possibilité de prolonger les débords pour en guise de brise-soleil (voir varianteprotections solaires fixes) et d'intégration de modules photovoltaïques (voir optionphotovoltaïque intégré).

Les murs extérieursSystème d’isolation thermique extérieure enduit. Panneau isolant en fibre de bois dense épaisseur160mm lambda certifié à 0,042 R=3,8 m².K/W ; chants rainurés languettes ou bords droits ; fixationpar calage chevillage. Chevilles avec vis en acier galvanisé et tête plastique Xsi=0,004 W/K 16 u / m².Complexe d'enduit 4 couches sur treillis en fibre de verre. Type STO ThermWood 2 (fiche produit etATE 09/0304 en annexe) ou équivalent ; y compris parois verticales du préaux contre école et halld'entrée logements.

Option bardage bois Système d’isolation thermique extérieure en fibre de bois semi-rigide 160mm lambda 0,042 R=3,8 en2 couches croisés derrière et entre ossature bois léger. Bardage en bois de type ajouré et ventilé ycompris lé ou panneau pare-pluie.

Variante fermeture préauFermetures des deux ouvertures des préaux existants avec mur rideaux vitrées ¾ ouvrant ½, ycompris isolation du sol par 100mm de XPS ; épaisseur 100mm lambda certifié 0,035 R=3,5 m².K/W.

Le plancher bas• Logement sur préaux :


Système d’isolation thermique pour extérieur. Panneau isolant en laine de roche avec couche deprotection en fibres de bois cimentées. épaisseur 135mm R=3,6 m².K/W ; bords droits ; fixation parcollage sur maçonnerie. Type KNAUF Fibraroc (ACERMI 06/007/424 en annexe) ou équivalent.

Option isolation en sou-face de la dalle via vide sanitaire (uniquement pour l'école primaire, paspossible côté maternelle à cause de la faible hauteur du vide sanitaire) ; par panneaux depolyuréthane type Efisol TMS ou équivalent collés ; 100mm de XPS ; épaisseur 100mm lambdacertifié 0,035 R=3,5 m².K/W ; accès à créer par trou d'homme largeur 700mm.

Option isolation verticale périphérique extérieure Dans le prolongement du doublage isolant extérieur. Panneau de polystyrène extrudé (XPS)imputrescible et incompressible ; épaisseur 120mm lambda certifié à 0,029 R= 4,15 m².K/W avecparement de 10 mm en mortier adjuventé ; fixation par collage. Type DOW Roofmate LG-X (ACERMI03/013/203 en annexe) ou KNAUF Polyfoam Duo.Y compris découpe et dépose du trottoir bétonné sur 40cm et fouilles mécaniques jusqu'aux semellesde fondation (60cm en moyenne).

Option ventilation du vide sanitaire Faute d'isolation, il semblerait possible de tempérer les vides-sanitaires par le biais d'un système deventilation contrôlé activé le jour en hiver et la nuit en été. Système asservi à un comparateur muni de2 sondes de températures extérieur et intérieur et à une horloge.

Les menuiseriesMenuiseries en bois ou bois-alu dotées de double vitrages de type 4-16-4 peu émissifs avecremplissage argon, écarteurs isolants (type swiss spacer ou warm edge) ; coefficient Uw = 1,5 W/m²Kcertifié. Facteur solaire du vitrage > 0,5 côté sud ; vitrage de sécurité de type feuilleté 33.2 enremplacement des verres simples de 4mm pour les faces au contact ou au dessus des zones utiliséespar les élèves.Classe minimale de référence : A2 E4 A2. Traitement des joints d'étanchéité à l'eau et à l'air parcompri-bande et joint silicone filant entre dormant et mur maçonné.Pour les portes extérieures : portes bois isolantes avec Ud équivalent au Uw demandé.Pour les portes extérieures protégées (préaux, galeries) : bloc-porte isolé type JELD-WEN Climat Bclasse 2 Ud=1,1 W/m²K ; joints 3 côtés et seuil suisse en bois.Pose en applique au nu extérieur des maçonneries y compris recouvrement du dormant par l'ITE.Pour l'école, la moitié des châssis seront fixes au sud et les deux-tiers au nord, soit un ratio de 35 %de châssis fixe sur l’ensemble du bâtiment.Pour le mur rideau des préaux (en option), Up équivalent au Uw demandé.

Option triple vitrage Idem avec triple vitrages de type 4-16-4-16-4 et châssis isolés ; coefficient Uw = 1,0 W/m²K certifié.

Option réduction des surfaces vitrées Remplissage d'un tiers des ouvertures des couloirs de l'école côté nord. 3 possibilités : suppressiond'une ouverture sur trois, réduction d'un tiers de la surface de chaque ouvertures, réduction de deuxde la surface de deux ouvertures sur trois.

Option protections solaires fixes En prolongement des débords de toiture ou indépendant avec fixation type équerre sur façade.Support en bois. Lattes en bois ou modules photovoltaïques

Option protections solaires mobiles Volet roulant à lames orientables type Gradhermétic ou équivalent.

Perméabilité à l'airLe meilleur isolant est l'air immobile et sec ! Une isolation efficace nécessite une bonne isolation à l'airpour éviter les mouvements d'air et d'humidité. Ces dispositions limitent également les désordres ausein des parois. L'air ambiant du bâtiment sera par ailleurs être correctement renouvelé par desdispositifs spécifiques.Il conviendra de sensibiliser les artisans afin qu'ils soignent particulièrement cet aspect,essentiellement au niveau des jonctions entre matériaux (maçonnerie-menuiseries, etc.).Le niveau de perméabilité à l’air devra être inférieur ou égale à 1 m3/h/m² (valeur cible pour le labelBBC-effinergie en logement collectif).


SYSTEMES

Le chauffageLes systèmes de production, distribution et d'émission de chaleur pourront être conservés. Le régimede fonctionnement pourra être réduit (moyenne température) et certains émetteurs pourront êtresupprimés. Le réseau hors volume chauffé sera correctement calorifugé (classe 3).

Variante chaufferie bois granuléMise en place d'une chaudière de puissance 40 kW en remplacement de la chaudière fioul en place,de type ÖkoFen, Hargassner, Fröling, Herz, ou similaire ; avec réserve de granulés textile ou maçonnédans chaufferie ou réserve balais ; Y compris aménagement chaufferie et mise aux normes ;adaptation du système de régulation ; production d'eau chaude sanitaire.

L'eau chaude sanitaire (ECS)Afin de limiter les pertes de distributions, la position des capteurs et du ballon de stockage serontrapprochée des points de puisage et l'ensemble des tubes convenablement calorifugé (classe 2).Dimensionnement avec capteurs sous-dimensionnés et besoins de référence "sobres" à 30L 50°C/jour pour 10 occupants permanents. Capteurs de 8 m² intégré en toiture ou sur nouveau préau contrela façade à 45°. Ballon de stockage volume 500 à 600 Litres ; compris 10 cm isolant.Une variante consisterait à installer 4 systèmes indépendants, avec production équivalente, demanière à faciliter la facturation et limiter les consommations.

La ventilation

ÉcoleMise en place de deux unités de ventilation mécanique contrôlée avec récupération de chaleur à hautrendement (80 % minimum) composée d’un échangeur à plaques en aluminium à contre flux, comprisbac de condensats, filtres classe F7 au soufflage (poussières) et G4 à la reprise (particules fines), by-pass et de ventilateurs centrifuges avec moteur à commutation électronique à haut rendement ; pourmontage plafonnier ; type Helios KWL 1400 D ou équivalent (voir documentation technique enannexe). Débits nominaux de 1000 et 1250 m3/h ; régulation des débits par sondes CO2 type HeliosKWL EC-CO2 ou équivalent avec enregistreur de données.Y compris grille extérieur de prise d'air (pignon) et de rejet (façade nord), réseau de gaine, grille desoufflage et ensemble de transfert acoustique.

L ogement Mise en place de VMC à simple flux hygro-réglable de type B dotée d'un ventilateur à basseconsommation de type ALDES MicroWatt ou équivalent. Les caissons pourront être situé dans lescombles à proximité des sanitaires. Des entrées d'air seront aménagées dans les menuiseries dechaque pièce de vie, les entrées d'air actuelles rebouchées.


5. Modélisation des ponts thermiques

Les ponts thermiques désignent les parties de l’enveloppe pour lesquels des changements de l'ordrestructurels ou géométriques induisent d’importantes fuites de chaleur vers l’extérieur. Ils peuventreprésenter une part importante des déperditions d'un bâtiment mais également être source dedésordre. Les principaux ponts thermiques du bâtiment sont modélisés ici via le logiciel Therm 6.3.

Liaisons murs extérieurs / planchers du rdc

ITE

Réf. : M1S0

Valeur : ψ = 0,16 W/m.K

Point froid : 16,0°C

ITE + ss bassement

Réf. : M2S0



ITE + ss bassement + VS

Réf. : M2S1




Liaisons murs extérieurs / planchers des combles

façades

Isolation / combles

Réf. : MC



Isolation / combles + débords

Réf. : MC+



Isolation / sarking

Réf. : MS+




pignons

Isolation / combles

Réf. : MC



Isolation / combles + débords

Réf. : MC+



Isolation / sarking

Réf. : MS+




Synthèse

Déperditions des planchers du rdc

Déperditions des planchers des combles

Remarque : la solution d'isolation simple des combles engendre des ponts thermiques importants avecdes températures internes des parois inférieures à 12°C et des risques de désordres au sein de lastructure.


réf. Psi gain / base gain / ITE part Psi

base M0S0 0,57 3,28 - - 6% 8,1

ITE M1S0 0,16 1,14 65% - 4% 16,0

M2S0 0,09 1,00 70% 13% 3% 17,5

M2S1 0,22 0,53 84% 53% 13% 16,8

Usol Tmin (°C)

ITE + ss bas.

ITE + ss bas. + VS

réf. Psi 1 Psi 2 gain / base part Psi

base base 0,25 0,25 0,79 - - 36% 5,2

Combles M+C 0,66 0,33 0,32 60% - 63% 11,3

Combles + débords M+C+ 0,53 0,29 0,28 64% 12% 58% 12,5

M+S+ 0,16 0,34 0,23 70% 27% 29% 18,7

Utoitgain /

comblesTmin (°C)

Sarking

baseITE

ITE + ss bas.ITE + ss bas. + VS

baseCombles

Combles + débordsSarking

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

Déperditions / sol Déperditions / toit

6. Simulations thermiques dynamiques

Un bâtiment à très faible consommation d'énergie ne se comporte pas comme les bâtimentstraditionnels. Une modélisation fine de son comportement est nécessaire pour optimiser sa conceptionau regard des besoins de chauffage et du confort d'été.La simulation thermique dynamique simule au pas de temps horaire le métabolisme du bâtiment enfonction de la météo, de l'occupation des locaux, ... Au final, on accède aux températures, aux besoinsde chauffage, aux apports solaires, ... heure par heure dans les différentes zones du bâtiment.Elle permet de prendre en compte l'inertie thermique du bâtiment, les ponts thermiques, lecomportement des usagers, la stratégie de régulation et de mener les études de sensibilités afférenteset de valider les concepts et solutions techniques retenues.Nous utilisons ici l'outil de calcul Pleiades+Comfie 2012 développé par Izuba énergie.

Météo

Les données météorologiques utilisées (températures extérieures et ensoleillement) proviennent desfichiers météorologiques annuelles de référence (moyennes sur 10 années) pour la ville de Perpignan.La plaine du Roussillon possède un climat méditerranéen typique avec :

• un faible cumul de précipitations, inférieur à 600 mm par an, mais comptant des cumuls depluie sur 24h pouvant être très forts ;

• un excellent taux ensoleillement, supérieur à 2500 heures par an ;• un régime des vents dominé exclusivement par les flux venant du nord-ouest (tramontane),

pouvant souffler en très fortes rafales ;• des hivers très doux et des étés très chauds comptant des journées caniculaires ;• une sécheresse estivale prononcée, renforcée par le vent.

Masques

Les masques lointains, ombrage lié au relief du paysage, sont faibles. (voir ci-dessous)

Les principaux masques proches (ombrage lié à des constructions ou végétaux avoisinants) sont unbâtiment de plain-pied situé au sud-est et un résineux planté au sud-ouest.Ils seront considérés comme négligeables.


Scénarios d'occupation• École : base 65 élèves sur calendrier scolaire 2013-2014 présenté ci-dessous

max 150 personnes toute l'annéehoraires : 8h30 - 11h30 / 13h30 - 16h30les lundi, mardi, jeudi, vendredi + mercredi, samedi matins uniquement

Calendrier scolaire 2013-204Rentrée scolaire des élèves Reprise des cours : mardi 3 septembre 2013

Vacances de la Toussaint Fin des cours : samedi 19 octobre 2013Reprise des cours : lundi 4 novembre 2013

Vacances de Noël Fin des cours : samedi 21 décembre 2013Reprise des cours : lundi 6 janvier 2014

Vacances d'hiver Fin des cours : samedi 1er mars 2014Reprise des cours : lundi 17 mars 2014

Vacances de printemps Fin des cours : samedi 26 avril 2014Reprise des cours : lundi 12 mai 2014

Vacances d'été Fin des cours : samedi 5 juillet 2014

• Logement : conforme RT

Consommation d'électricité et puissances dissipées• École : éclairage (5,8 W/m²) et salle informatique en pointe (29 W/m²).• Logement : concernant l’électricité spécifique (éclairage, équipement électroménager, etc.)

nous partirons de données moyennes pour un foyer français avec une variante "équipementset comportements sobres" à priori nécessaire pour assurer un bon confort d'été etindispensable pour réduire le bilan énergétique global.

base "actuelle" : 3,3 W/m² permanentvariante "économe" : 2,2 W/m² permanent

Sur-ventilation nocturne estivale• Logement : par ouverture des fenêtres transversales (5 vol/h).

On notera que ces 3 postes, et donc leurs impacts sur les consommations du bâtiment, dépendentessentiellement des pratiques des usagers du bâtiment.


Étude du confort d'été

Pour l'école, le système de ventilation en place et les débords de toiture permettent d'obtenir un bonconfort pour 95% des périodes de cours, quasiment sans jamais dépasser le seuil des 28°C et avecune température maximale de 29,2°C atteinte mi-septembre.

Le graphique ci-dessous présente l'évolution des températures extérieures (en bleu) et dans les sallesde classes avec débords (en vert) et sans débords de toiture (en rouge) durant la semaine la pluschaude de l'année.


Variantes durée T>28°C T max

Débords de toiture 5% 2 29,21

Taux d'inconfort

Pour les logements occupés toute l'année, nous avons étudié différentes variantes permettantd'améliorer ce confort : protections solaires fixes et mobiles, sur-ventilation nocturne estivale etconsommation électrique économe.Un bon niveau de confort est obtenu en couplant débords de toiture, sur-ventilation nocturne estivale(logement traversants) et réduction des puissances dissipées par les appareils électrique (variantesobre). Le confort est assuré sur 93% du temps, avec néanmoins une centaine d'heures avec unetempérature supérieure à 28°C et une température maximale de 31,6°C atteinte mi-août.

Le graphique ci-dessous présente l'évolution des températures extérieures (en gris) et les logementsavec débords (en vert), sans débords de toiture (en rouge) et dans le cas de figure optimisé (en bleu)durant la semaine la plus chaude de l'année.


Variantes durée T>28°C T maxsans 27% 1069 36,3Débords de toiture 20% 585 34,2Volets roulants 21% 601 34,2Sur-ventilation NE 8% 160 32,3Sobriété 24% 883 35,5

7% 98 31,6

Taux d'inconfort

DT+SVNE+Sobr.

Variante canicule

La canicule est une période de très forte chaleur durant l'été. Même s'il n'existe pas de définitionofficielle, on considère qu'il y a canicule quand, dans un secteur donné, la température resteélevée et l'amplitude thermique faible. Cela correspond grosso modo à une température qui nedescend pas en dessous de 18 °C pour le nord de la France et 20 °C pour le sud la nuit, et atteintou dépasse 30 °C pour le nord et 35 °C pour le sud le jour, ceci d'autant plus que le phénomènedure plusieurs jours, et a fortiori plusieurs semaines, la chaleur s'accumulant plus vite qu'elle nes'évacue par convection ou rayonnement. L'été caniculaire de 2003 a entraîné une surmortalité de15 000 personnes en France au cours des 20 premiers jours d'août. Soit un accroissement de lamortalité de plus de 40%4.

Le graphique ci-dessous présente l'évolution des températures extérieures (en bleu) et les logementsdont la gestion est optimisé durant un été classique (en rouge) et durant une période caniculaire (envert). La période étudiée court du 1er au 15 août 2003. L'école est peu concernée par cette période.

On remarque que les logements rénovés seront plus lents à monter en température mais aussi pluslents à se refroidir après un pic de chaleur. Leur utilisation pourrait devenir problématique pour unecanicule de durée supérieure, d'environ un mois. Les températures extrêmes atteignent près de 37°Cen journée et 30°C la nuit.

4Source : Wikipedia


7. Études thermiques réglementaires

La réglementation thermique française a pour but de fixer une limite maximale à la consommationénergétique des bâtiments neufs pour le chauffage, la ventilation, la climatisation, la production d’eauchaude sanitaire et l'éclairage. Elle est définie actuellement par la réglementation thermique 2005 (RT2005). Le label BBC 2005 correspond au niveau de base de la future RT 2012.La méthode de calcul réglementaire est basée sur la norme EN12831. Elle a pour objet de quantifierles consommations d’énergie primaire (Cep) en chauffage, refroidissement, eau chaude sanitaire etéclairage des bâtiments ainsi que la température intérieure conventionnelle (Tic) atteinte en été dansun bâtiment. Elle n’a pas pour vocation de faire un calcul de consommation réelle compte tenu desconventions retenues notamment pour les apports, les températures de consigne et les horairesd'occupation.Le calcul réglementaire thermique obligatoire ne permet donc pas d’avoir une analyse suffisammentfine et juste du confort d’hiver et surtout du confort d’été mais peut servir d’outil de validationd’obtention d’un label.Nous utilisons les logiciels U02win et U22win développés par Perrenoud.5

Hypothèses

Classe d'inertieL'inertie quotidienne est considérée de type très lourde et l'inertie séquentielle lourde.

Perméabilité à l'airElle est ici saisie à 1 m3/h/m² (valeur cible pour le label BBC-effinergie en logement collectif). comptetenu des principes constructifs proposés. Un test de porte soufflante sera effectué en cours dechantier afin de valider la valeur retenue, y compris test chantier.

Station météoLa station considérée dans l'étude est celle de Carcassone en zone intérieure.

Surface de référenceratio SHON/SHAB = 1,18 ; pas de plafonnement

Options et variantes retenues (cf § 5 page 39)• pour le niveau BBC+ : options n°1, 2, 4, 6 et 8 ;• pour le niveau BEPos : options n°9 et 10.

5 U22Win 2005 V. 4.8.0 évalué sous le n° EVAL-2010.02 - Calculs réalisés avec le moteur ThCE2005 (V1.1.3 du 12/12/08 ) conçu par le CSTB.


Résultats niveau BBC+ / école

Zone Type Surface m²ECOLE Enseignement 406,55Groupe Refroidissement Catégorie Tic Tic Réf.Groupe non clim Groupe non refroidi CE1 32,53 35,77

Ubat Base Ubat Max Gain en %Respect Ubat Max 0,590 0,885 40,28

Résultat Projet Référence Gain en %Ubat 0,529 0,590 10,41C 37,39 81,56 54,16Un des Gardes-Fou n'est pas conforme. (plancher bas non isolé)

Détails Projet Référence Ecart en %Ubat du bâtiment 0,529 0,590 10,41Coefficient Cep (kWh énergie primaire / m²) 37,39 81,56 54,16

CHAUFFAGE Bois 6219,9 15730,81 60,46 Total Energie primaire (kwh EP /m²) 13,91 35,18 60,46REFROIDISSEMENTECSECLAIRAGE Electrique 2087,62 5091,94 59,00 Total Energie primaire (kwh EP /m²) 12,04 29,38 59,00AUXILIAIRES Electrique 132,39 277,13 52,23 Ventilateurs (Electrique) 1850,0 2670,94 30,74 Total Energie primaire (kwh EP /m²) 0,76 1,6 52,23 Vent - Total Energie primaire (kwh EP /m²) 10,67 15,41 30,74

CONFORMITE au LABEL BBC 2005 option EFFINERGIE à partir du 01/10/2009

Cep BBC2005 = 31,8 kWh/m²

Exclusivement pour ce label, le coefficient de transformation en énergie primaire de l’énergie bois pourle calcul des consommations conventionnelles d’énergie primaire est pris, par convention, égal à 0,6.


Résultats niveau BBC+ / logements

Zone Type Surface m²LOGEMENTS Logement collectif 229,13Groupe Refroidissement Catégorie Tic Tic Réf.Groupe non clim Groupe non refroidi CE1 27,34 32,71

Ubat Base Ubat Max Gain en %Respect Ubat Max 0,542 0,677 39,54

C'ep CepMax Gain en %Respect Cep Max 29,24 80,00 63,45

Résultat Projet Référence Gain en %Ubat 0,409 0,554 26,11C 42,78 108,63 60,62Un des Gardes-Fou n'est pas conforme. (cloisons logements / galeries)

Détails Projet Référence Ecart en %Ubat du bâtiment 0,409 0,554 26,11Coefficient Cep (kWh énergie primaire / m²) 42,78 108,63 60,62

CHAUFFAGE Bois 5185,34 14545,66 64,35 Total Energie primaire (kwh EP /m²) 16,98 47,63 64,35REFROIDISSEMENTECS Bois 3744,87 12864,14 70,89 Solaire 4513,11 0,0 0,00 Total Energie primaire (kwh EP /m²) 12,26 42,12 70,89ECLAIRAGE Electrique 719,69 705,11 -2,07 Total Energie primaire (kwh EP /m²) 6,08 5,96 -2,07AUXILIAIRES Electrique 358,1 537,42 33,37 Ventilateurs (Electrique) 525,6 993,71 47,11 Total Energie primaire (kwh EP /m²) 3,02 4,54 33,37 Vent - Total Energie primaire (kwh EP /m²) 4,44 8,39 47,11

CONFORMITE au LABEL BBC 2005 option EFFINERGIE à partir du 01/10/2009

Cep BBC2005 = 34,5 kWh/m²

Exclusivement pour ce label, le coefficient de transformation en énergie primaire de l’énergie bois pourle calcul des consommations conventionnelles d’énergie primaire est pris, par convention, égal à 0,6.


8. Résultats niveau BEPos

Le niveau BEPos correspond au niveau BBC+ pour lequel la production locale d'électricité d'originerenouvelable compense la consommation d'énergie primaire du bâtiment prévue pour les usages prisen compte dans calcul réglementaire ainsi que pour les usages spécifiques à l'électricité.

Potentiel de production photovoltaïque (PV)Le pan sud de la toiture du logement, les moitiés des pans sud des toitures des écoles ainsi que lafaçade sud du bâtiment (intégration en débord de toiture ou en brise soleil rapporté au dessus desmenuiseries du rdc) présentent une surface maximale équipable de PV d'environ 266 m², soit 32 kWc.

Consommations primaires globales de l'écoleSRT = 447,21 m²

Consommations primaires globales des logementsSRT-Effinergie = 274,95 m²

Consommations primaires globales du site

Les consommations globales du site s'élèvent à près de 61 000 kWhep/an, soit 82 kWhep/m².an


Intégré toiture Intégré façadepan sud haut 155,39 m² longueur logements 31,34 mlpan sud bas 158,07 m² longueur école 31,88 ml

79,04 m² largeur 0,5 mtotal 234 m² surfaces 32 m²Puissance max 28 Puissance max 4

pan sud bas dispo

kWc kWc

kWhep/an kWhep/m².anRT niveau BBC+ 31,8 58%RT dont éclairage RT 12,0 22%réel 35,2 64%réel 23,1 42%global 54,9 100%

14 2215 384

conso élec réelle 15 720dont conso élec spé. 10 336

24 557

kWhep/an kWhep/m².anRT niveau BBC+ 34,5 25%RT dont éclairage RT 720 2,6 2%réel 103,6 76%réel 101,0 75%global 135,5 100%

9 486

conso élec réelle 28 483dont conso élec spé. 27 764

37 249

RT école BBC+ 5 23%réel 3 17%RT logements BBC+ 3 15%réel 9 45%global 20 100%

14 221école élec spé 10 336

9 486logements élec spé 27 764

61 806

Dimensionnement du système PVEn première approche, le système PV nécessaire pour couvrir les consommations globales du sitereprésente une surface de 166 m² et soit une puissance crête de 20 kWc. Ce système pourra êtreinstallé en façade et en toiture.

PV1

Néanmoins, les conditions économiques actuelles ne permettant que très difficilement la rentabilité desystèmes PV intégrés au delà de 9 kWc6, nous proposons ci-après deux pistes d'optimisationsfinancières de l'opération :

1. Réduction supplémentaire des consommations en agissant à la fois sur lesconsommations électriques des locataires (réduction possible de 20 % via des actions desensibilisation). Cette réduction permet d'optimiser la taille du système à 18 kWc.

2. Division en 2 systèmes indépendants de 9 kWc. Le second système serait financé par unautre maître d'ouvrage que la commune : une entreprise, une autre collectivité ou ungroupement de particuliers (parents d'élèves, habitants de la commune ou du département).

PV2

Le système PV retenu représente une surface de 150 m² et soit une puissance crête de 18 kWc. Cesystème pourra être installé en façade et en toiture.

6 Tarifs d'achat période juillet/septembre 2013 : Intégrée au bâti [puissance 0-9 kW] : 29,69 c€/kWh ; Intégrée simplifiée au bâti [0-36 kW] : 15,21 c€/kWh ; plus d'informations sur www.photovoltaique.info


conso globales (primaire) kWhep/anproduction (finale) kWh/anproductivitéPuissance 20Surface 166 m²

61 80623 9561 200 kWh/kWc.an

kWc

gain sobriété logement kWhep/anconso globales (primaire) kWhep/anproduction (finale) kWh/anproductivité

Puissance 18Surface 151 m²

5 55356 25421 8041 200 kWh/kWc.an

kWc

http://www.photovoltaique.info/

Documents

PROJET DE RÉNOVATION ENERGETIQUE DU … · Type KNAUF Fibraroc (ACERMI 06/007/424 en annexe) ou équivalent. Option isolation en sou-face de la dalle via vide sanitaire (uniquement