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MODULE ENERGIE

• Confort thermique d été et d hiver
• Economie d énergie
• Equipements énergétiques
• Energies renouvelables

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Enjeux pour lenvironnement
Part du bâtiment dans les prélèvements et rejets
(France)
25 des gaz à effet de serre (hors émissions
liées à lélectricité) 24 Mtec en 1990 28 Mtec en
1999
Distance lieu de travail/habitation doublée en
20 ans
50 de lénergie 5 pour la construction 45
pour lexploitation
15 de leau
50 des ressources naturelles
30 Mt/an Mise en décharge à 90 sans tri Déchets
construction et démolition gt O.M.
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Enjeux pour lenvironnement
L effet de serre Sous l effet du rayonnement
solaire, la terre se comporte comme un mur qui
irradie en permanence la chaleur accumulée.
Certains des gaz qui composent l atmosphère
laissent passer le rayonnement venant du soleil,
mais retiennent en revanche le rayonnement
infrarouge réémis par la terre. L augmentation
de la teneur en gaz à effet de serre a pour
conséquence directe l augmentation de cet effet
de serre. Les gaz à effet de serre et Potentiel
de Réchauffement Global (PRG) Gaz carbonique (CO2
- PRG1), Méthane (CH4 - PRG20), Oxyde nitreux
(N2O - PRG200), Oxydes d azote (Nox - PRG
O32000), Hydrocarbures (HnCn),
Chlorofluorocarbones (CFC - PRG1500) Facteurs
d émission Charbon 0,342 kg CO2/kWh Fioul
domestique 0,270 kg CO2/kWh Gaz naturel
0,205 kg CO2/kWh Bois 0 Electricité (année)
0,09 kg CO2/kWh
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Enjeux pour lenvironnement Le changement
climatique
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Enjeux pour lenvironnement Le changement
climatique
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Enjeux pour lenvironnement Le changement
climatique
UN PHENOMENE NATUREL MAIS AMPLIFIE PAR
LHOMME Passage de 280 ppm à 380 ppm en 100 ans
! Objectif limiter à 450 ppm PRINCIPAUX GAZ A
EFFET DE SERRE Dioxyde de carbone (CO2) Méthane
(CH4) Oxyde nitreux (N20) Hexafluorure de soufre
(SF6) Halocarbures (PFC et HFC)
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Enjeux pour lenvironnement Le changement
climatique
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Enjeux pour lenvironnement Le changement
climatique
UNE EVOLUTION BRUTALE DE LA CONCENTRATION
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Enjeux pour lenvironnement Le changement
climatique
AVEC UN IMPACT DIRECT SUR LES TEMPERATURES
MOYENNES
21ème siècle la t pourrait augmenter de 1.4c à
5.9c (4 à 6c de différence ont suffi pour
passer dun climat glaciaire au climat tempéré
que nous connaissons aujourdhui)
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Enjeux pour lenvironnement
La couche d ozone Le protocole de Montréal de
1987 protège l ozone stratosphérique grâce
auquel la terre n est pas exposée à des niveaux
dangereux de rayonnements ultraviolets. Cette
couche d ozone est attaquée par certains gaz.
Ceux-ci sont repérés par un indicateur, l ODP
(Ozone Destruction Potential) qui mesure leur
participation à cette dégradation. Les
Chlorofluorocarbones (CFC), utilisés comme
fluides frigorifiques (R12) et dans la
fabrication de certains isolants, sont des
produits qui dégradent fortement la couche
d ozone (ODP1) leur usage n est pas autorisé
dans les installations neuves. Certains produits
de substitution, les HCFC, sont beaucoup moins
nocifs (R22, ODP0,05) mais pas complètement
inactifs ils seront à leur tour interdits de
fabrication d ici 2014. D autres produits de
substitution (HFC, fluides à base de
brome-lithium ou d ammoniac) n ont aucun effet
sur la couche d ozone (ODP0) mais sont pour
certains (R134a) des gaz à effet de serre. Enfin,
les halons utilisés dans les extincteurs
d incendie sont très nocifs (ODPgt3).
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Enjeux pour lenvironnement
Les pluies acides Les pluies acides représentent
une forme de pollution atmosphérique, à
l origine d importants dommages sur
l environnement. Des niveaux élevés de pluies
acides peuvent entraîner l acidification des
lacs et des rivières, causer le lessivage des
métaux des sols adjacents et ainsi compromettre
la vie aquatique. Les forêts sont également
touchées par cette pollution. La transformation
de la chimie du sol par les pluies acides peut
diminuer les éléments nutritifs du sol,
entraînant un ralentissement des taux de
croissance et une augmentation du taux de
mortalité des arbres. Cette pollution participe
également à la dégradation des monuments. Polluan
ts actifs Dioxyde de soufre (SO2), Oxydes
d azote (NOx) qui se transforment dans
l atmosphère en acide sulfurique et en acide
nitrique. Ils sont principalement générés par le
raffinage des minerais et l utilisation des
combustibles.
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Enjeux économiques

• Dépense dénergie, deau et de maintenance pour
  les logements collectifs privés en Ile-de-France
  1780 euros/an.logement (en 1999) (11 700 F)
• Coût dexploitation des immeubles de bureaux 70
  à 120 euros/m².an (450 à 800 F)
• Dépense annuelle dénergie dans les communes 35
  euros/an.habitant
• Le patrimoine bâti représente 75 de lénergie
  consommée dans les communes.

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Enjeux pour lenvironnement Le changement
climatique
15 000 décès
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UNE SITUATION DURABLE ?

• La planète absorbe 4 Giga tonnes de carbone sur
  les 7 émis actuellement
• Jusquà présent les ¼ des habitants du globe
  consommaient les ¾ des ressources

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Enjeux pour lenvironnement Le changement
climatique
AV
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CONFORT THERMIQUE

• Le confort thermique exprime le bien-être des
  individus en fonction
• des températures
• de l hygrométrie
• de la vitesse d air
• Il dépend aussi de l activité et des tenues
  vestimentaires.
• Généralement, on distingue le confort d hiver,
  du confort d été.

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CONFORT THERMIQUE

• LES NOTIONS CLEFS
• EN HIVER
• La limitation des courants d air froid
• La réduction de l effet de paroi froide
• Le gradient thermique tête/pied
• EN ETE
• La réduction de l exposition au rayonnement
  direct du soleil
• La possibilité de surventiler
• Une inertie du bâtiment adaptée

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CONFORT THERMIQUE D HIVER

• DONNEES NECESSAIRES
• Données climatiques du site variation mensuelle
  des températures
• Données sur l occupation
• Effectifs globaux, taux d occupation
• Scénarios d occupation (horaires, quotidiens,
  mensuels)
• Fréquentation totale des locaux (maximum et
  moyenne) par zone fonctionnelle, par locaux

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CONFORT THERMIQUE D HIVER

• TEMPERATURES
• On distingue trois températures
• La température de l air
• La température de surface des parois
• La température résultante sensation résultant
  de la combinaison des deux précédentes
• La température de confort dépend du type
  d occupation des locaux. Selon l activité et la
  tenue vestimentaire, la température de confort
  peut varier de 17C pour un gymnase à 22C pour
  une infirmerie ou pour un vestiaire.

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CONFORT THERMIQUE D HIVER

• LIMITATION DES COURANTS D AIR FROID
• Répartition homogène des entrées d air
• Préchauffage de l air entrant (double-flux,
  véranda)
• Contrôle de la vitesse d air La vitesse
  relative de l air doit être limitée à 0,15 m/s
  en hiver
• Mise en place de sas
• Contrôle de l hygrométrie entre 30 et 70

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CONFORT THERMIQUE D HIVER

• LIMITATION DE L EFFET DE PAROI FROIDE
• La proximité d une paroi (vitrage peu isolant,
  plancher chauffant supérieur à 26C, ) dont la
  température de surface est très différente des
  autres températures de surface et d air du
  local, est une source d inconfort. Cette
  propriété est repérée par l asymétrie radiante
  verticale ou horizontale, c est à dire la
  différence de température radiative entre les
  deux faces d un même plan.

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CONFORT THERMIQUE D HIVER

• LIMITATION DE L EFFET DE PAROI FROIDE

Tint 20C
Tsurf 16C
Tsurf 13C
Text 0C
Tsurf 6C
U 1,6 W/m².K
U 2,9 W/m².K
U 6 W/m².K
Double vitrage faible émissivité
Simple vitrage
Double vitrage classique
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CONFORT THERMIQUE D HIVER

• GRADIENT THERMIQUE TETE/PIED

Pour pallier la sensibilité d un individu à un
écart de température entre deux parties de son
corps, il faut privilégier une diffusion
verticale de chaleur uniforme
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CONFORT THERMIQUE D HIVER

• LE RADIATEUR CHALEUR DOUCE
• Objectif d obtention d une température d eau
  modérée (30C) et des corps de chauffe
  surdimensionnée (par deux)
• Gains de confort
• Homogénéité d ambiance thermique optimale
• Très faibles gradients verticaux de température
  d air
• Moins d asymétrie de rayonnement
• Réserve de puissance pour les relances
• Gains énergétiques
• Valorise au mieux les performances de la
  chaudière à condensation
• Diminution des pertes en ligne

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CONFORT THERMIQUE D ETE

• DEFINITION DES NOTIONS DE CONFORT
• Avant la réglementation thermique (RT2000), seule
  la réglementation acoustique se référait à une
  température maximale admissible en été (27C
  fenêtres fermées). Désormais, la réglementation
  définit pour le confort d été une température
  intérieure conventionnelle de référence à ne pas
  dépasser, ainsi qu une méthode pour la calculer
  (Th-E)

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CONFORT THERMIQUE D ETE

• DEFINITION DES NOTIONS DE CONFORT

La température intérieure conventionnelle (Tic)
est calculée suivant

• la zone climatique (Ea, Eb, Ec, Ed)
• linertie du bâtiment (quotidienne et
  séquentielle)
• le ratio douverture libre des baies
• lexposition au bruit (BR1, BR2, BR3)
• lorientation des baies
• le facteur solaire des baies S
• les apports de chaleur internes

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CONFORT THERMIQUE D ETE

• ORIENTATION ET PROTECTION DES VITRAGES
• Les vitrages représentent la source de surchauffe
  principale des bâtiments en été. Toute surface
  vitrée verticale orientée de NNO à NE en passant
  par le sud doit être équipée de protections
  solaires extérieures adaptées en fonction de
  l orientation. Il en va de même, quelle que soit
  l orientation, pour les parois vitrées
  horizontales ou inclinées ainsi que pour toutes
  les surfaces vitrées verticales en zone de bruit
  ou en zone solaire Ed.

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CONFORT THERMIQUE D ETE

• ORIENTATION ET PROTECTION DES VITRAGES
• La réduction de l exposition au rayonnement est
  rendu possible à travers trois solutions
• Les protections solaires fixes
• Les protections solaires mobiles
• Le traitement solaire des vitrages
• La gestion des apports internes
• La ventilation
• L isolation de la toiture
• L inertie du bâtiment

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CONFORT THERMIQUE D ETE

• PROTECTIONS SOLAIRES FIXES

soleil dété

• Exemple du auvent
• Grande efficacité au Sud
• protection contre les intempéries
• bien dimensionné, il ne compromet pas les
  apports solaires dhiver

soleil dhiver
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CONFORT THERMIQUE D ETE

• PROTECTIONS SOLAIRES MOBILES

• Le brise-soleil nombreuses implantations
  possibles, Attention à lacoustique !
• volets et persiennes limitent léclairage
  naturel
• stores extérieurs sensibilité au vent
• stores intérieurs moins efficaces
• motorisation automatisée des protections solaires

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CONFORT THERMIQUE D ETE

• LE TRAITEMENT SOLAIRE DES VITRAGES

• Les films dans le Sud dans lexistant
• Les laques lorsque gêne en toiture
• Les vitrages chromogéniques en cours de
  développement

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CONFORT THERMIQUE D ETE

• GESTION DES APPORTS INTERNES
• L occupation des locaux peut constituer une
  source importante de surchauffe, notamment dans
  ceux à forte occupation des bâtiments non
  résidentiels (salle de classe, salles de réunion
  par exemple). Les autres apports internes dûs aux
  équipements peuvent être limités lampes basse
  consommation, éclairage naturel, ...

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CONFORT THERMIQUE D ETE

• LA VENTILATION
• Les débits de renouvellement d air peuvent être
  en été plus importants que le débit hygiénique
  d hiver. La ventilation permet d éliminer les
  surchauffes et d assurer un rafraîchissement de
  nuit (free-cooling), dont les locaux pourront
  tirer parti jusqu en début de matinée si
  l inertie est suffisante.

La cheminée solaire
35
CONFORT THERMIQUE D ETE

• ISOLATION DE LA TOITURE
• L isolation de la toiture, fortement exposée à
  l ensoleillement d été, participe très
  activement à la limitation des surchauffes. Plus
  l épaisseur d isolant est importante, plus la
  sous-face est froide.
• La végétalisation des toitures peut accentuer cet
  avantage.

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CONFORT THERMIQUE D ETE

• INERTIE DU BATIMENT
• L inertie du bâtiment représente sa capacité à
  stocker puis à restituer de l énergie dans sa
  structure, ceci quelque soit la saison. Elle
  détermine la vitesse à laquelle le bâtiment se
  refroidit ou se réchauffe. Cette inertie favorise
  d autant le confort d été et de mi-saison dans
  les bâtiments non climatisés qu elle est forte,
  car elle permet d écrêter les pointes de
  surchauffe.

37
Enjeux pour lenvironnement Le changement
climatique
LA FRANCE / REPARTITION DES GES
Evolution 1990 - 2003 Transport 22,7
Résidentiel tertiaire 14.3 Energie - 10.3
Industrie - 21.8 Agri - 8.9 Déchets
- 9
38
Enjeux pour lenvironnement Le changement
climatique
Émissions de CO2 énergétiqueLe  logement  du
même ordre de grandeur que les  VP 
39
Enjeux pour lenvironnement Le changement
climatique
Lefficacité énergétique Un levier dactions
efficace 70 des émissions de CO2 proviennent de
la consommation énergétique
40
LA LOI POPE DU 13 JUILLET 2005

• Division par 4
• Augmentation de 50 dici 2010 de la production
  de chaleur dorigine renouvelable
• Biocarburants 2 en 2005 et 5.75 en 2010 (PM
  2008)
• 21 de la production électrique dorigine
  renouvelable en 2010 (2004 14 )
• Bâtiments neufs diminution de 40 dici 2020
  des seuils minimaux de performance énergétique
  globale
• 120g/Co2/km dici 2012 pour les émissions
  moyennes des véhicules neufs
• Dispositif des Certificats dEconomie dEnergie
• Rôle renforcé des Collectivités

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ECONOMIE ENERGIE

• ISOLATION DE L ENVELOPPE
• SOLARISATION DU BATIMENT
• L EAU CHAUDE SANITAIRE
• L ECLAIRAGE
• LA VENTILATION
• AUTRES USAGES EN TERTIAIRE

42
ECONOMIE ENERGIE

• ISOLATION DE L ENVELOPPE
• Technique constructive classique paroi maçonnée
  avec isolation intérieure
• Problème de ponts thermique et faible inertie du
  bâtiment
• Solutions
• Isolation par l extérieur
• Isolation répartie (maçonneries isolantes et
  bâtiments à ossature)
• Rupteurs de ponts thermiques

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ECONOMIE ENERGIE

• PONTS THERMIQUES
• Les déperditions thermiques linéiques
  représentent 10 à 40 des déperditions totales du
  bâtiment. Plus le niveau d isolation des parois
  est élevé, plus les ponts thermiques sont
  importants. De plus, ils sont sources de
  sinistres dus à la condensation.

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Enjeux économiques

• Dépenses dénergie, deau et de maintenance pour
  les logements collectifs privés 1 780,00
  /an.logement
• Coût dexploitation des immeubles de bureaux 78
  à 122 /m².an
• Dépense annuelle dénergie dans les communes 30
  /an.habitant (65 pour les bâtiments communaux,
  22 pour léclairage public et 13 pour les
  véhicules municipaux)
• Le patrimoine bâti représente 75 de lénergie
  consommée dans les communes.

45
Enjeux économiques

• Consommation et dépenses unitaires par m² pour
  quelques équipements publics en France
• Équipements culturels 158 kWh/m² soit 8,5 /m²
• Maternelle 157 kWh/m² soit 7,9 /m²
• Gymnase 152 kWh/m² soit 7,8 /m²
• Salle polyvalente 148 kWh/m² soit 8,8 /m²
• Groupe scolaire 147 kWh/m² soit 7 /m²

46
Enjeux économiques La Réglementation Thermique
La France compte 29,3 millions de logements dont
65 a été construit avant 1975, date de lentrée
en application de la première réglementation
thermique sur les logements neufs. La
consommation unitaire moyenne de chauffage et
deau chaude sanitaire (ECS) est passée de 323
kWh/m2/an en 1973 à 180 kWh/m2/an en 2000.
Certaines résidences nouvelles atteignent des
performances de 110 kWh/m2/an. Les prochaines
réglementations thermiques (RT2010) permettront,
dans la construction neuve, daugmenter les
exigences en matière de performances
énergétiques, mais celles-ci sont encore loin de
celles de certains pays européens, dont les
normes de construction sont maintenant proches de
la basse énergie, c'est-à-dire autour de 60 à 80
kWh/m2/an pour le chauffage et leau chaude
sanitaire
47
Enjeux économiques La Réglementation Thermique
48
ECONOMIE ENERGIE

• AUTRES CRITERES D ISOLATION DE L ENVELOPPE
• Les vitrages
• L inertie du bâtiment
• L étanchéité à l air
• La surisolation

49
ECONOMIE ENERGIE

• SOLARISATION DU BATIMENT
• (Cf module bioclimatique)
• Orientation des bâtiments et de leurs vitrages
• Espaces capteurs
• Serres, vérandas, atrium
• murs capteurs

50
ECONOMIE ENERGIE

• EAU CHAUDE SANITAIRE
• Bon rendement de génération du système de
  production et ballons garantissant des constantes
  de refroidissement faibles (bonne isolation)
• Ne pas surdimensionner la production
• Adapter la température de puisage aux besoins
• Réduire les linéaires de distribution
• Utiliser des appareils économes
• Mettre en place des compteurs

51
ECONOMIE ENERGIE

• ECLAIRAGE
• Couverture par la lumière du jour
• Dimensionnement de l installation avec par
  exemple des concentrations des niveaux
  d éclairement sur les zones de travail
• Installations économes
• Détecteurs de présence 25 d économie
  d énergie
• Asservissement à l éclairage extérieur 40
• Asservissement et programmation 50
• Asservissement et détecteur de présence 50
• Programmation seule 25

52
ECONOMIE ENERGIE

• ECLAIRAGE
• Efficacité énergétique des lampes (lumens par
  watt lm/W)
• Incandescence 10-20 1000 H de vie
• Fluorescent 38 mm 28-44 8000 H de vie
• Fluorescent 28 mm 54-78 8000 H de vie
• Fluorescent 16 mm 80-93 8000 H de vie
• Fluorescent compact 44-70 10000 H de vie

53
ECONOMIE ENERGIE

• VENTILATION
• Le renouvellement d air peut représenter
  jusqu à 30 de la consommation d énergie sur le
  poste chauffage d un bâtiment
• Possibilités d optimisation
• Adaptation des débits d air aux besoins
• En récupérant la chaleur sur l air extrait
• En limitant la consommation électrique
• En veillant à la qualité de l entretien et de la
  maintenance

54
ECONOMIE ENERGIE

• VENTILATION
• Etanchéité à l air Les points délicats portent
  sur la liaison entre les ouvrants et
  l enveloppe, les coffres et les commandes de
  volets roulants, les prises électriques
• Etanchéité à l air de l enveloppe des bâtiments
  tertiaires
• Base 0,9 volume par heure sous une différence
  de pression de 4Pa
• Performant 0,6
• Très performant 0,3
• Etanchéité à l air des conduits Norme X 10-236
  (réseaux en tôle) définit 4 niveaux (A à D)

55
ECONOMIE ENERGIE

• CHOIX DE VENTILATION
• VENTILATION ASSERVIE
• Bonne adéquation entre les besoins de ventilation
  et le renouvellement d air
• Ventilation mécanique hygroréglable avec
  détecteur du taux de CO2, avec détecteur de
  présence
• VENTIALTION DOUBLE-FLUX
• Permet de réduire de 50 à 60 des déperditions en
  récupérant les calories sur l air extrait par
  l intermédiaire d échangeurs. Dispense des
  bouches d entrée d air. Consommation 4
  kWh/m².an
• VENTILATION NATURELLE ASSISTEE ET CONTROLEE
• Effet du tirage thermique et du vent
• Ventilateurs auxiliaires

56
Enjeux économiques La Réglementation Thermique
57
Enjeux économiques La Réglementation Thermique

• Les outils pour atteindre ces performances
• Les systèmes constructifs et les choix
  disolation
• Létanchéité à lair (test sous dépression
  débit de fuite lt 0,5 vol/h contre 1,5 en moyenne
  en France)
• Les ponts thermiques
• La ventilation
• Léclairage
• Les énergies renouvelables

58
ECONOMIE ENERGIE

• VENTILATION DOUBLE FLUX

59
PERFORMANCES ENERGETIQUES - Le juste équilibre
 Investissement / Gains de fonctionnement  -
60
ECONOMIE ENERGIE

• AUTRES USAGES EN TERTIAIRE
• BUREAUTIQUE
• Jusqu à 168 kWh/m², parfois égales aux
  consommations de chauffage
• Seul 35 de la consommation annuelle est due en
  mode actif
• Label Energy Star
• Mode veille avec un délai court
• CUISINES
• 1 à 2 KWh/repas
• Récupération des pertes
• ASCENSEURS
• 5000 à 8000 kWh/an
• Privilégier des systèmes de motorisation
  électriques (lt40 motorisations hydrauliques)
• Limiter la vitesse ascensionnelle à 0,63 m/s
• Système d entraînement par moteur à vitesse
  variable par convertisseur de fréquences
  (économie jusqu à 20)

61
Les critères de choix
EQUIPEMENTS ENERGETIQUES

• lénergie disponible
• limpact sur lenvironnement
• les économies dénergie
• le coût global

62
EQUIPEMENTS ENERGETIQUES

• L électricité
• - Energie noble
• - Rendement de génération moyen en France lt 40
• - Puissance moyenne appelée en France (1997) 42
  GW
• - Réseau interconnecté et dense
• - Emprise sur lespace non négligeable

63
EQUIPEMENTS ENERGETIQUES

• Le gaz
• réserves prouvées de gaz naturel à léchelle
  mondiale représentent plusieurs dizaines dannées
  moyennes de consommation
• énergie totalement importée (Norvège, Russie,
  Algérie, Gabon)
• énergie possédant le meilleur rendement en
  incluant le transport, la production et
  lutilisation
• Réseau pas toujours présent
• Le fioul
• nécessite un lieu de stockage
• Le réseau de chaleur
• Peut recevoir de lénergie de plusieurs sources
  (80 des cas en France)
• utilise souvent les énergies locales (ordures
  ménagères, géothermie, biomasse) pour la demande
  de base. Complément fioul ou gaz

64
Synthèse des émissions de polluant
65
Environnement classement des chaudières
66
Chaudières économes en énergie

• Critères de rendement pour les chaudières
• - Pertes à larrêt allumage électronique
  absence de veilleuse
• nb détoiles CE CE, CE, CE

Technologies performantes
67
Critère de performance
2 niveaux de performance C lt Cref 10
niveau HPE C lt Cref 20 niveau THPE
68
LES PREMIERS RETOURS DEXPERIENCES

• CONSTRUCTION DES LYCEES DE CALAIS ET CAUDRY
• Conception bioclimatique optimisée les modes
  constructifs (isolation extérieure, apports
  solaires passifs) et la ventilation performante
  (double flux et puits canadiens) ont permis de
  réduire par deux les besoins de chauffage 33
  kWh/m² contre 66 kWh/m²
• Chantier propre (charte environnementale) et
  démarche pionnière sur matériaux (Fiche
  dévaluation de limpact environnement et santé
  des matériaux)
• Valorisation des potentiels énergétiques locaux
  éolien, solaire thermique et photovoltaïque, eau
  pluviale
• Bilan environnemental effet de serre 15kg/m²
  contre 20kg/m² et NNOx 100 mg/kWh contre
  150mg/kWh

69

• Fin

70
BIOCLIMATIQUE
Définition La bioclimatique est lart de
construire avec le climat. Elle concerne
principalement la conception de lenveloppe.
Elle vise, par des moyens passifs, la meilleure
base pour les économies dénergie et le confort
de lusager (hiver et été).
71
Enjeux pour lenvironnement
Part du bâtiment dans les prélèvements et rejets
(France)
20 des gaz à effet de serre (hors émissions
liées à lélectricité) 24 Mtec en 1990 28 Mtec en
1999
Distance lieu de travail/habitation doublée en
20 ans
50 de lénergie 5 pour la construction 45
pour lexploitation
15 de leau
50 des ressources naturelles
30 Mt/an Mise en décharge à 90 sans tri Déchets
construction et démolition gt O.M.
72
Les notions clefs

• La solarisation
• 2. Forme et Compacité
• 3. Le mode disolation
• 4. La prise en compte du comportement dynamique
• 5. Les déperditions
• 6. La perméabilité

73
La solarisation
74
Contribution des apports solaires Conception
standard

• Les références prises dans la RT 2000 sont
• une surface de vitrage 25 de la surface
  habitable
• une répartition égale suivant les 4 orientations
• un facteur solaire des baies de 40
• pas de masques proches

Bilan la contribution des apports solaires
sélève en moyenne à 14 des besoins de chauffage
75
Contribution des apports solaires approche
bioclimatique
Bilan la contribution des apports solaires
sélève à plus de 40 des besoins de chauffage
76
2. Forme et Compacité
Augmentation des transmissions par les parois en
fonction de la surface de lenveloppe et de la
compacité dun bâtiment
200
100
140
77
3. Les principaux Modes disolation
Isolation int.
Monomur
Isolation ext.
Rupteurs de ponts thermiques
78
3. Mode disolation Comparatif
79
3. Isolation mise en oeuvre
80
4. Notions sur linertie

• Les différentes manifestations de linertie
  thermique
• Chauffage mise en régime plus ou moins lente,
  notamment après une longue intermittence
• Récupération solaire quantité dénergie
  récupérée
• Confort des occupants maîtrise des surchauffes
  et modulation de la température intérieure

81
4. Le comportement dynamique
Critère bonne adéquation entre le type
doccupation et linertie
82
5. Déperditions revue des matériaux
83
5. Déperditions le coefficient U

• remplace le coefficient K de la RT 88
• est exprimé en W/(m².K)
• représente les pertes thermiques dune paroi de
  1 m² pour un écart de température de 1C

84
5. Déperditions niveaux de prestation dun
bâtiment HQE en zone H1
85
6. Perméabilité à lair
Sa réduction est assurée par le soin apportée au
niveau des jonctions entre 2 matériaux. Exemples
- Menuiserie / Maçonnerie - Maçonnerie /
Structure Bois
86
Systèmes alternatifs

• lisolation répartie,
• les rupteurs de ponts thermiques,
• le vitrage gaz rare,
• le mur trombe,
• les capteurs à air,
• les isolants transparents,
• Etc.

Mur Trombe
87
QUELS GAINS ?

• GAINS SUR LES COUTS DE FONCTIONNEMENT
• Economie dénergie jusquà 40 (voire quasi
  autonomie sur certaines opérations
  expérimentales)
• Economie deau jusquà 20
• GAINS INDIRECTS POUR LA COLLECTIVITE
• Coûts évités à terme sur les réseaux (énergie,
  eau, )
• Emplois
• GAINS LIES AU BIEN-ETRE ET AU CONFORT DES USAGERS

88

• fin

89
Solaire photovoltaique

• Dans ce cadre, lénergie solaire est convertie en
  électricité. Installés encore aujourdhui de
  façon marginale, il assure un production
  délectricité marginale en comparaison des
  besoins du bâtiment. Cependant, son utilisation
  tend à se généraliser et affirme assurément la
  vocation environnementale dun bâtiment.
• 10 m² de capteurs photovoltaïques dune puissance
  totale de 1 kWc installés sur un pan de toiture
  sud produisent en moyenne 1000 kWh/an. Cette
  production couvre 50 des besoins électriques
  dune famille française moyenne (hors chauffage).
  Cette installation peut être directement
  connectée au réseau EDF. Dans ce cas, le maître
  d ouvrage et EDF sont liés par un contrat de
  vente sur une durée de 20 ans (EDF a lobligation
  de racheter lélectricité produite à partir de
  sources renouvelables). Ce contrat fixe le prix
  du kWh vendu par le particulier à 0,15 c. Le
  coût dinvestissement moyen pour ces 10 m² est de
  7 500 . Des aides de lADEME et du Conseil
  régional permettent de diminuer ce coût
  dinvestissement à 2 900 (aide de 4 600
  calculée sur la base de 4,6 /Wc).

90
Solaire photovoltaique

• La production délectricité par le solaire
  photovoltaïque

10 m² de capteurs photovoltaïques dune puissance
totale de 1 kWc installés sur un pan de toiture
sud produisent en moyenne 1000 kWh/an. Cette
production couvre 50 des besoins électriques
dune famille française moyenne (hors chauffage).
91
Solaire thermique eau chaude sanitaire

• Usage modeste
• Linstallation de panneaux solaires thermiques
  permet de couvrir 40 à 60 des besoins de
  chauffage de leau chaude sanitaire. 1m² par
  habitant sont nécessaires pour un fonctionnement
  optimal. Cette application dont le coût au m² est
  denviron 900 est aujourdhui une solution
  fiable grâce à des matériels certifiés et des
  installateurs adhérents à la charte Qualisol.
• (Une aide de lADEME et du Conseil régional peut
  être obtenue dans le cadre du Plan soleil à
  hauteur de 1300 en moyenne)
• Usage important
• Le système Héliopac (capteur solaire et pompe à
  chaleur SOLERPAC) couvre à lui seul 99,99 des
  besoins de chauffage de leau sanitaire.

92
Solaire thermique eau chaude sanitaire
Linstallation de panneaux solaires thermiques
permet de couvrir 40 à 60 des besoins de
chauffage de leau chaude sanitaire. 1m² par
habitant sont nécessaires pour un fonctionnement
optimal.
93
Héliopac

• Circuit capteur
• Le capteur dun poids de 50 kg et dune surface
  de 50 m² en un seul tenant . Il se présentera
  sous la forme de tapis en caoutchouc EPDM
  insensible aux intempéries et aux U.V. Fixé sur
  un support horizontal réalisé sous forme de lit
  de briques creuses plates. Un échangeur à plaques
  brasées captera lénergie solaire directe
  disponible en période estivale afin de la
  transfuser au ballon de stockage.
• Un groupe thermodynamique SOLERPAC captera
  lénergie solaire et atmosphérique du capteur
  solaire.
• Circuit secondaire solaire
• Le circulateur solaire transmet en été lénergie
  solaire directement à leau la plus froide du bas
  du ballon.
• Appoint
• Il sera réalisé par deux résistances électriques
  de 9 et 6 kW implantés dans le ballon et
  commandées par la régulation.
• Régulation
• Lensemble est muni de sondes de température, des
  compteurs de lénergie et des consommations deau
  et délectricité permettant de parfaitement
  réguler le fonctionnement des priorités,
  loptimisation des économies et le télécontôle de
  linstallation. Ce dispositif permet de garantir
  léconomie du système et de la connaître
  continuellement. Il permettra également dassurer
  une assistance préventive à la maintenance.
• Investissement
• L  investissement du système solaire type
  Héliopac est d environ de 50 000 H.T. pour une
  demi-pension de 400 rationnaires (plus de
  2m3/jour sur la base de 5,5 litres par jour)

94
Heliopac
95
Solaire thermique chauffage bâtiment

• . une chaudière, en loccurrence des capteurs
  solaires thermiques analogues à ceux qui
  alimentent un chauffe eau solaire vu
  précédemment,
• . une distribution par un réseau de tuyauteries
  semblables à celui utilisé dans les systèmes
  classiques
• . un dispositif de stockage de lénergie
  thermique (ballon tampon, dalle de béton)
• . des émetteurs de chaleur (radiateurs basse
  température, dalle chauffante,
• . une régulation
• . un système dappoint qui couvrira les
  insuffisances du rayonnement solaire (40 à 50
  des besoins). Il peut être soit totalement
  indépendant de linstallation solaire (cheminée,
  poêle à bois, convecteurs électriques, ) soit
  couplé à la partie solaire par une chaudière
  classique (fioul, gaz, bois, électrique).
• 1 m² de capteur solaire thermique permet de
  chauffer 7 m² de surface. Les coûts
  dinvestissement pour 230 m² sont de l ordre de
  25 000 . Ce montant recouvre lintégralité du
  poste chauffage et production deau chaude
  sanitaire  capteurs solaires, stockage,
  régulation, chaudière dappoint, circuit de
  distribution et émetteurs de chaleur, système de
  production deau chaude sanitaire, montage). Des
  aides de lAdeme et du Conseil régional sur ces
  systèmes permettent dabaisser considérablement
  les coûts dinvestissement  aides de 1 150
  (avec compléments intégration en toiture de 750
  et compléments performances validées de 750 )

96
Energie bois

• Lénergie bois peut être valorisée en énergie
  primaire grâce à une chaudière bois à combustion
  montante, horizontale, inversée ou turbo. Elles
  peuvent être alimentée soit par des bûches ou des
  plaquettes (bois déchiqueté) de manière
  automatique ou manuelle. Leur rendement varie de
  55 pour les chaudières à combustion montante à
  85 pour les chaudières  Turbo.
• Chaudière à tirage naturel à combustion montante
• Rendement de 55 à 65 - Investissement de 1500 à
  2500
• Chaudière à tirage naturel à combustion
  horizontale
• Rendement de 65 à 70 - Investissement de 2000 à
  3500
• Chaudière Turbo
• Rendement de 75 à 85 - Investissement de 2500
  à 4500
• Chaudière à plaquette
• Rendement de 75 à 85 - Investissement de 4500 à
  12500
• La chaudière bois norme NF Environnement 303-5,
  qualification flamme verte. Ces appareils seront
  choisis avec un rendement de 60 au minimum.

97
Thermodynamique

• La pompe à chaleur géothermique est un circuit
  fermé et étanche dans lequel circule un fluide
  frigorigène à létat liquide ou gazeux suivant
  les organes quil traverse  lévaporateur, le
  compresseur, le condenseur et le détendeur. La
  pompe à chaleur prélève un peu de chaleur du
  sous-sol du jardin, augmente son niveau de
  température et restitue une chaleur plus élevée
  dans le bâtiment. Certains modèles permettent de
  chauffer leau dun ballon en récupérant une
  partie de la chaleur du fluide frigorigène à
  laide dun échangeur de chaleur. Cette fonction
  nest assurée que pendant les périodes de chauffe
  et nécessite donc une résistance électrique dans
  le ballon pour prendre le relais. Elle peut
  également être réversible pour une production de
  froid lété. La surface de capteurs nécessaire
  pour un implantation horizontale (la plus
  répandue) est de 1,5 à 2 fois la surface
  habitable à chauffer. (Pour les capteurs
  verticaux, deux sondes géothermiques de 50 m de
  profondeur conviennent pour chauffer 120 m²
  habitables. Il existe plusieurs procédés de pompe
  à chaleur  à détente directe (le fluide
  frigorigène circule dans les capteurs et le
  plancher chauffant  PAC sol/sol), avec fluide
  intermédiaire (de leau glycolée circule dans les
  capteurs et de leau dans les émetteurs de
  chauffage, le fluide frigorigène reste confiné
  dans la PAC  PAC eau glycolée/eau)Les seules
  consommations dénergie sont celles liées au
  moteur électrique. Les gains permettent
  déconomiser jusquà 60 de la facture de
  chauffage en comparaison à un chauffage
  électrique conventionnel.

98
Thermodynamique
99
Thermodynamique
100
(No Transcript)
101
(No Transcript)
102
(No Transcript)
103
CONFORT THERMIQUE D ETE

• LE TRAITEMENT SOLAIRE DES VITRAGES

• Les films dans le Sud dans lexistant
• Les laques lorsque gêne en toiture
• Les vitrages chromogéniques en cours de
  développement

104

• La production de chaleur pour le chauffage de
  lhabitation

Le solaire thermique par plancher solaire direct
Principe du plancher solaire directLe fluide
caloporteur, arrivant chaud des capteurs
thermiques, passe directement dans la dalle et
repart vers les capteurs.La dalle stocke la
chaleur et la transmet à la pièce. Un circuit de
dérivation permet de produire l'eau chaude
sanitaire
Principe des autres systèmes combinésLe fluide
caloporteur chauffe l'eau du réservoir et repart
vers les capteurs. L'eau du réservoir sert pour
alimenter le système de chauffage. L'eau chaude
sanitaire est produite dans un ballon immergé ou
par un échangeur de chaleur.
105
La chaudière bois
En appoint, lénergie bois peut être valorisée
par un insert, un foyer fermé ou un poêle. Ces
appareils seront choisis avec un rendement de 60
au minimum.
106
Lénergie bois peut également être valorisée en
énergie primaire grâce à une chaudière bois à
combustion montante, horizontale, inversée ou
turbo. Elles peuvent être alimentée soit par des
bûches ou des plaquettes (bois déchiqueté) de
manière automatique ou manuelle. Leur rendement
varie de 55 pour les chaudières à combustion
montante à 85 pour les chaudières  Turbo .
107
(No Transcript)
108
QUELS GAINS ?

• GAINS SUR LES COUTS DE FONCTIONNEMENT
• Economie dénergie jusquà 40 (voire quasi
  autonomie sur certaines opérations
  expérimentales)
• Economie deau jusquà 20
• GAINS INDIRECTS POUR LA COLLECTIVITE
• Coûts évités à terme sur les réseaux (énergie,
  eau, )
• Emplois
• GAINS LIES AU BIEN-ETRE ET AU CONFORT DES USAGERS