Title: Pr
1Formation des personnes ressources Technologie
collège
Vers une architecture durable et Réglementation
thermique
SOURCES
2INTRODUCTION
- Le contexte, les enjeux
- Les ressources naturelles sépuisent
- Les prix senvolent
- Le climat se dérègle
- Le secteur du bâtiment est un gros consommateur
dénergie - Nos engagements nationaux et
- internationaux nous obligent à maîtriser les
- consommations dans le secteur du bâtiment
3(No Transcript)
4(No Transcript)
5(No Transcript)
6THERMIQUE DU MUR
7DEPERDITIONS
8Le coefficient de transmission thermique d'une
paroi "U"
- Le coefficient de transmission thermique d'une
paroi est la quantité de chaleur traversant cette
paroi en régime permanent, par unité de temps,
par unité de surface et par unité de différence
de température entre les ambiances situées de
part et d'autre de la paroi. - Le coefficient de transmission thermique est
l'inverse de la résistance thermique totale (RT)
de la paroi. - U 1 / RT
- U s'exprime en W/m²K
- Plus sa valeur est faible et plus la construction
sera isolée.
9Coefficient général de transmission U
- Le coefficient de transmission global U s'exprime
par la formule -
- La propagation de la chaleur à travers une
paroi Une paroi séparant deux ambiances de
températures différentes, constitue un obstacle
plus ou moins efficace, au flux de chaleur qui va
s'établir de la chaude vers la froide. - La chaleur va devoir
- pénétrer dans la paroi,
- traverser les différentes couches de matériaux
constituant la paroi, - traverser des couches d'air éventuelles,
- et sortir de la paroi.
10La résistance thermique d'échange superficiel (Ri
et Re)
- La transmission de la chaleur de l'air ambiant à
une paroi et vice versa se fait à la fois par
rayonnement et par convection.
hi, le coefficient d'échange thermique
superficiel entre une ambiance intérieure et une
paroi est la somme des quantités de chaleur
transmise entre une ambiance intérieure et la
face intérieure d'une paroi, par convection et
par rayonnement, par unité de temps, par unité de
surface de la paroi, et pour un écart de 1 K
entre la température de la résultante sèche de
l'ambiance et la température de surface. gt hi
s'exprime en W/m²K. Ri, la résistance thermique
d'échange d'une surface intérieure est égale à
l'inverse du coefficient d'échange thermique de
surface intérieure hi. Ri 1/hi
gt Ri s'exprime en m²K/W.
he, le coefficient d'échange thermique
superficiel entre une paroi et une ambiance
extérieure est la somme des quantités de chaleur
transmise entre la face extérieure d'une paroi et
une ambiance extérieure, par convection et par
rayonnement, par unité de temps, par unité de
surface de la paroi, et pour un écart de 1 K
entre la température de la résultante sèche de
l'ambiance et la température de surface. gt he
s'exprime en W/m²K. Re, la résistance thermique
d'échange d'une surface extérieure est égale à
l'inverse du coefficient d'échange thermique de
surface extérieure he. Re 1/he gt Re
s'exprime en m²K/W.
11Conductivité dun matériau
- La conductivité thermique est définie comme étant
une grandeur physique qui caractérise la capacité
de la plupart des métaux ou autres matériaux à
transférer la chaleur par conduction. Pour que le
transfert ait lieu, deux matériaux sont placés de
proche en proche avant la transmission thermique.
Cette grandeur est une constante qui donne la
quantité de chaleur qui peut être transmise sur
une unité de surface précise, dans une unité de
temps déterminé, sous une température définie. - ? en W/m K
12LE PONT THERMIQUE ?
- Définition du pont thermique.
- Un pont thermique est une partie de l'enveloppe
du bâtiment où la résistance thermique, par
ailleurs uniforme, est modifiée de façon sensible
par - 1- la pénétration totale ou partielle de
l'enveloppe du bâtiment par des matériaux ayant
une conductivité thermique différente comme par
exemple les systèmes d'attaches métalliques qui
traversent une couche isolante - Et/ou
- 2- un changement local de l'épaisseur des
matériaux de la paroi ce qui revient à changer
localement la résistance thermique. - Et/ou
- 3- une différence entre les surfaces intérieure
et extérieure, comme il s'en produit aux liaisons
entre parois.
13Types de ponts thermiques.
- Il existe principalement deux types de ponts
thermiques - 1- les ponts thermiques linéaires ou 2D
caractérisés par un coefficient linéique ?
exprimé en W/(m.K) (exemple liaison en partie
courante entre un plancher et un mur extérieur).
La déperdition en W/K à travers un pont thermique
linéaire se calcule en multipliant le coefficient
linéique par son linéaire exprimé en mètre. - 2- les ponts thermiques ponctuels ou 3D
caractérisés par un coefficient ponctuel X
exprimé en W/K (exemple liaison entre un
plancher et deux murs perpendiculaires de
façade).Le coefficient ponctuel exprime la
déperdition en W/K à travers le pont thermique en
question.
14(No Transcript)
15FORMULES GENERALES POUR CALCUL DE BILAN THERMIQUE
- Les déperditions de base dun local chauffé i
sont égales à la somme des ? i en W - Déperditions par transmission (parois et ponts
thermiques) ? T , i - Déperditions par ventilation ? V , i .
- Les déperditions de base par transmission ? T , i
HT,i (?int,i - ?e ) - HT,i coefficient de déperdition par
transmission en W/K - (?int,i - ?e ) écart de température en K
- Les déperditions de base par ventilation ? V , i
HV,i (?int,i - ?e ) - HV,i coefficient de déperdition par ventilation
en W/K - (?int,i - ?e ) écart de température en K
16coefficient HT,ie
- Il est égal à la somme pour chaque paroi de
- Ht ?(U A ? l )
- A surface intérieure de la paroi
- L longueur du pont thermique
- Les coefficient U et ? sont déterminés, dans le
cas le plus compliqués, à laide des règles TH-U
( U, Uw, ? ). - La norme donne des tableaux de valeurs
forfaitaires pour les ?
17coefficient HT,ig
- Il se calcule
- De façon précise à laide des règles TH-U
- En utilisant des coefficients intermédiaires et
des tableaux de valeurs - Modalités de calcul des coefficients liés à la
ventilation H V , i - HV,i 0 ,34 VI
-
- Vi est le débit dair à chauffer pour le local
i en m3/h Il est la somme de plusieurs
facteurs - Débit dû aux infiltrations Vinf , i
- Débit dair insufflé par le système de
ventilation Vsu , i - Débit dair extrait excédentaire par le
système de ventilation Vmech, inf, i
18Débit de fuite
19CALCUL DE BILAN THERMIQUE
- D ? T , i ? V , i HT,i (?int,i - ?e ) HV,i
(?int,i - ?e ) en W
20Présentation du diagramme de lair humide
21Utilisation du diagramme
22Vers une architecture durable
- Introduction
- Implantation et bio-climatisme
- LARCHITECTURE Les stratégies de conception
23Introduction
- IL FAUT REDESSINER NOS VILLES ET VILLAGES
- La meilleure source d'énergie est celle que lon
ne consomme pas ! Donc, pour limiter les
déplacements des habitants, le bon sens voudrait
que l'on trouve tout à proximité. Il faudrait
revenir à une mixité des zones habitat /
travail / commerces / culture / loisirs / santé
/... - Favoriser le commerce de proximité qui est tué
par les concentrations commerciales (qui
pullulent en périphérie). - Retrouver des services (culture / loisirs /
santé) entre les zones dhabitat et de travail. - Le tout relié par des transports en commun.
- Crée également de lemploi localement et une
mixité sociale.
24Pour commencer, quelques priorités
- Transport
- Économies dénergies
- Construction bioclimatique
- Urbanisme
- Matériaux
- Éclairage public
25Sans oublier les aspects sociaux
- Il ne faut surtout pas rater cette prise de
conscience environnementale pour repenser une
nouvelle façon de vivre et de travailler
ensemble. - Retrouver des zones de convivialité dans les
quartiers et favoriser le lien social et
intergénérationnel Crèches jumelées avec des
maisons de retraites - Installer des espaces de jardins pour cultiver et
apprendre, même en ville - Répartir des locaux de rencontre pour les jeunes,
les fêtes de quartier, des activités de
voisinage, associatives ou artistiques, - Créer des points de covoiturage, favorisés par
des sites internet - Dans chaque parking, pouvoir trouver des voitures
partagées Généraliser les vélibs avec des
circuits dédiés,
26En conclusion
- Dans les nouvelles décisions et modifications des
textes (PLU, POS, SCOT,) suite au Grenelle, il
serait bien dintégrer pour lurbanisme des
notions de convivialité et de proximité, et du
bon sens. - Associer aux équipes de décisions la
pluridisciplinarité (sociologues, artistes,
travailleurs sociaux, humanistes,
associations,), pour contrer le lobbying
mercantile.
27Voici quelques propositions sur un urbanisme qui
intègrerait économie dénergies lien social et
lieux de convivialités. La notion du triangle
LOGEMENT / TRAVAIL /COMMERCES LOISIRS, illustré
par ce dessin Si lon conçoit encore
les villes en séparant les zones, on induit
forcément des déplacements, sources de bien des
maux (pollutions, isolement, exclusion, temps de
transport au détriment des autres
activités,) Maintenant, si l'on ressert ce
triangle, au sein même de la ville, on crée une
mixité des zones, en réduisant les distances de
déplacements. En créant des locaux ouverts aux
rencontres des habitants du quartier (gérer par
une association) on peut favoriser la
convivialité... Il faut également réserver des
rues aux modes de déplacements doux
28Implantation et bio-climatisme
- L'architecture bioclimatique est une discipline
de l'architecture qui recherche un équilibre
entre la conception et la construction de
l'habitat, son milieu (climat, environnement,
...) et les modes et rythmes de vie des
habitants.
29(No Transcript)
30Définition
- BIOCLIMATISME !
- Le bioclimatisme consiste à trouver la
meilleure adéquation entre "la vie et la nature",
dans le but de réduire au maximum les besoins
thermiques. - BIO c'est "la vie, lié à la nature
- CLIMATISME c'est ladaptation de l'habitation
à son environnement. - Le bioclimatisme utilise le soleil, le vent, le
sol, pour un confort thermique inépuisable, tout
en préservant l'environnement. - Extrait d' Eco-logis, ou la maison à vivre".
Thomas SCHMITZ GÜNTHER Edition KÖNEMANN
31DEMARCHE BIOCLIMATIQUE !
- Une démarche bioclimatique se développe sur
trois axes - capter la chaleur,
- la transformer/diffuser
- la conserver.
- Trouver un équilibre entre ces trois exigences,
sans nen négliger aucune, c'est suivre une
démarche bioclimatique cohérente. - Dans les régions chaudes (de type méditerranéen
par exemple), un quatrième axe fondamental doit
être pris en compte se protéger de la chaleur
et l'évacuer. Cet axe, a priori contradictoire
avec les précédents, est la base d'une conception
bioclimatique bien comprise.
32Une maison bioclimatique se caractérise par
- des ouvertures de grande dimension au sud qui
apporteront beaucoup de chaleur en hiver (quand
le soleil est bas), et moins en été (surtout si
elle est protégée par un auvent). - très peu d'ouvertures au nord car elles auront un
bilan presque nul en été et fortement négatif en
hiver. - peu d'ouvertures à l'est (soleil du matin) car
elles auront un bilan presque nul en été et
négatif en hiver. - peu d'ouvertures à l'ouest (soleil du soir) car
elles apporteront beaucoup de chaleur en été,
mais en perdra en hiver. - une fenêtre zénithale ou inclinée aura un bilan
positif été comme hiver.
33(No Transcript)
34(No Transcript)
35Répartition des pièces
36LARCHITECTURE LES STRATÉGIES DE CONCEPTION
- Architecture et climat on peut distinguer 3
stratégies constructives - Þ la stratégie du chaud
- Þ la stratégie du froid
- Þ la stratégie de léclairage
37DU MACRO AU MICRO
- Chaque construction oblige à hiérarchiser les
stratégies différemment, doù limportance de
définir les besoins - Dans tous les cas, une approche du macro au micro
est pertinente. - DU MACRO AU MICRO
- Topographie
- Végétation
- Plan masse
- Volumétrie Compacité
- Orientations
- Inertie
- Ouvertures
38Topographie
Etude du terrain
39La végétation
40Plan de masse
41Volumétrie, Compacité
42Inertie hiver et mi-saison
- En hiver et en mi-saison, lors dune journée bien
ensoleillée, une forte inertie (courbe rouge)
permet demmagasiner les apports solaires et de
décaler le pic de température intérieure plus
tard dans journée, quand la température
extérieure sera plus basse. Une faible inertie
(courbe verte), par contre, namortit que très
peu le pic de température intérieure, quil ne
retarde que de quelques heures seulement.
Linertie thermique agit donc comme une
régulation naturelle du climat intérieur. Par
contre, pour les maisons passives leffet de
linertie sera moins prononcé, parce que la
température intérieure reste quasi constante jour
et nuit
43INERTIE DETE
- En été, les apports de chaleur reçus pendant la
journée pourraient conduire à une surchauffe
considérable. Une bonne inertie (courbe rouge)
permet de stocker la chaleur reçue en journée
pour la restituer pendant la nuit, lorsque la
température extérieure sest refroidie. Pour les
maisons passives leffet de linertie sera moins
prononcé.
44Ouvertures
- Choix des ouvertures
- a) Prévoir une grande fenêtre plutôt que
plusieurs petites fenêtres. En effet, une grande
ouverture à la lumière naturelle occasionne moins
déblouissement quune petite car elle augmente
le niveau dadaptation des yeux et diminue le
contraste de luminance et la sensation
déblouissement qui lui est associée - b) Voiler le ciel par lutilisation dune
protection solaire - c) Voiler en partie le ciel en assombrissant la
fenêtre par un élément déflecteur (lightshelf,
murs de refends, débords de toiture...) - d) Voiler en partie le ciel en disposant à
lextérieur des éléments moins lumineux que le
ciel (atrium, cour intérieure) - e) Situer les percements en hauteur (ouvertures
zénithales, clere-stories), afin de limiter
léblouissement direct puisque la plupart des
tâches visuelles nécessitent une vue horizontale
ou vers le bas - Les couleurs de surface
- f) Diminuer le contraste fenêtre-châssis en
augmentant le coefficient de réflexion du châssis
au moyen de couleurs claires et mates - g) Diminuer le contraste mur-fenêtre en
éclairant le mur qui contient la fenêtre - h) Diminuer le contraste mur-fenêtre en
augmentant le coefficient de réflexion du mur qui
contient la fenêtre - i) Diminuer le contraste mur-fenêtre en
augmentant la part indirecte de léclairage
naturel au moyen de parois très claires - j) Favoriser les revêtements mats car ils
diffusent la lumière
45Optimiser la ventilation nocturne
- Unilatérale ouverture sur une seule façade
- Transversale ouvertures sur des façades
opposées - Par tirage thermique ou effet de cheminée
46LES DIFFERENTES STRATEGIES
- La stratégie du chaud
- La stratégie du froid
- La stratégie de léclairage naturel
47EN HIVER (stratégie du chaud)
- En hiver, Il importe de
- Capter lénergie solaire gratuite à travers les
surfaces vitrées orientées au sud. - Se protéger du froid, en isolant lenveloppe
extérieure du bâtiment et en minimisant les
ouvertures subissant les vents froids au nord. - Conserver lénergie accumulée à lintérieur de
lhabitat en recherchant la meilleure capacité
daccumulation dans les matériaux utilisés
(inertie thermique).
48EN ETE (stratégie du froid)
- En été, il faut
- Se protéger de lensoleillement direct en
rapportant un écran pare-soleil ou un écran de
végétation caduque. - Minimiser les apports internes de chaleur par le
degré dinertie des parois. - Dissiper la chaleur excessive accumulée à
lintérieur de lhabitat en ventilant la nuit. - Refroidir naturellement lair par lutilisation
de plans deau extérieurs. - Minimiser les apports internes de chaleur.
49LA STRATEGIE DE LA LUMIERE NATURELLE
- Lhabitat bioclimatique semploie à tirer le
meilleur parti possible de la lumière naturelle
(stratégie de la lumière naturelle). - Contrairement aux apports solaires, toutes les
orientations peuvent apportées de la lumière
naturelle. - Elle varie bien sur en qualité et quantité, le
but étant dassurer un éclairage suffisant et
uniforme suivant les fonctions des pièces et le
type dactivités. - Par contre un trop fort rayonnement solaire peut
être source de gêne, dans ce cas on tentera de
contrôler léclairement de la lumière naturelle
en évitant léblouissement, par la mise en place
de stores, voilages, écrans mobiles, etc...
50LES PARAMETRES DE CONFORT
51Le bilan thermique de lhomme.
- Confort équilibre entre l'homme et l'ambiance.
- La température du corps humain est denviron 33C
à la surface et de 37C à lintérieur. Cette
chaleur est produite par lhomme lors de la
combustion chimique des aliments. La
température du corps est donc supérieure à la
température extérieure pratiquement durant toute
lannée en Europe. - La figure ci-dessus considère le sentiment de
confort thermique exprimé par les sujets
eux-mêmes. Il s'agit de pourcentages prévisibles
d'insatisfaits (PPD), exprimés sur l'axe
vertical, pour des personnes au repos en position
assise (celle qui font la sieste au bureau, par
exemple !), ou pour des personnes effectuant un
travail léger ( travail de bureau).
52La température ambiante confortable
53Influence des rayonnements
54Calcul de la température opérative
- Une bonne image du confort thermique est donnée
par la température de confort (ou T opérative),
moyenne arithmétique entre la température de
l'air et la température des parois. - Tconfort (Tair Tparois) / 2
- Température de surface d'une paroi nettement plus
faible que la température ambiante. Cette
relation simple s'applique pour autant que la
vitesse de l'air ne dépasse pas 0,2 m/s.
55Cas du vitrage
- Généralement les simples et les doubles vitrages
ordinaires sont considérés comme des parois
froides, c'est à dire qu'un inconfort inévitable
dû à un rayonnement froid se produit à leur
proximité. Ce phénomène est d'autant plus
important que la surface est grande. - Température de surface d'un simple vitrage.
- Température de surface d'un double vitrage.
- Température de surface d'un double vitrage basse
émissivité.
56La plage de confort température-humidité
57ASPECTS SOCIAUX ET CULTURELS
- Age
- Vitesse de l'air
- Activités
Vitesses résiduelles Réactions Situation
0 à 0,08 m/s Plaintes quant à la stagnation de l'air Aucune
0,13 m/s Situation idéale Installation de grand confort
0,13 à 0,25 m/s Situation agréable mais à la limite du confort pour les personnes assises en permanence Installation de confort
0,33 m/s Inconfortable, les papiers légers bougent sur les bureaux Grandes surfaces et magasins
0,38 m/s Limite supérieure pour les personnes se déplaçant lentement Grandes surfaces et magasins
0,38 à 0,5 m/s Sensation de déplacement d'air important Installations industrielles et usines où l'ouvrier est en mouvement
Minimum Maximum
Travaux très légers 20C 30C
Travaux légers 18C 30C
Travaux semi lourds 15C 26,7C
Travaux lourds 12C 25C
58Sensation de froid
Vitesse de l'air m/s Refroidissement équivalent C
0,1 0
0,3 1
0,7 2
1,0 3
1,6 4
2,2 5
3,0 6
4,5 7
6,5 8
59Linertie thermique
60L'INERTIE THERMIQUE
- Une inertie ? Deux inerties !
- On parle souvent d'inertie thermique au singulier
concernant une paroi. Mais, plus précisément,
nous pouvons distinguer deux types d'inertie de
nature différente - linertie de transmission et linertie par
absorption. - L'inertie de transmission
- Agit en résistant à la transmission de la
température et de la chaleur. Elle ne concerne
que les parois opaques de l'enveloppe d'un
bâtiment. - Concrètement, l'inertie de transmission augmente
quand, pour les matériaux de paroi - La diffusivité diminue (a)
- La conductivité diminue (?)
- L'épaisseur augmente (e)
- Linertie par transmission fait plutôt appel à
des matériaux légers que sont les isolants. - L'inertie par absorption
- Réduit les variations de température en
absorbant (ou restituant) la chaleur (la
puissance thermique).
61INERTIE
- L'inertie thermique d'un matériau est évaluée à
l'aide des deux paramètres suivants - la diffusivité a ? / (? c) m²/s
- l'effusivité E v (? ? c) J.
s1/2K-1.m-2 - où
- ? conductivité thermique W . m-1 . K-1
- ? la masse volumique du matériau en kg.m-3
- c la capacité thermique massique du matériau en
J.kg-1.K-1 - L'effusivité d'un matériau est sa capacité à
échanger de l'énergie thermique avec son
environnement . Pour garantir le confort d'été
(éviter les surchauffes) on essaiera d'utiliser
un matériau possédant les caractéristiques
suivantes - une faible diffusivité, pour que l'échange
d'énergie thermique entre le mur et le climat
intérieur se fasse le plus lentement possible.
Ceci conduit à choisir un matériau possédant une
capacité thermique (? c) élevée - une forte effusivité thermique pour que le mur
stocke au maximum l'énergie thermique du climat
extérieur
62Exemple
? ? c ? ? Diffusivité E Effusivité Prix Energie grise Classement Total points
kg/m³ Wh/m³ K W . m-² . K-1 m²/h J. s1/2K-1.m-2 /cm et m2 Kwh/ m³
Laine de bois 55 31 0.038 0.001 65.12 1.75 35 1
Points 4 9 8 5 7 33
Liège expansé (vrac) 60 31 0.05 0.001 74.69 3.1 85 4
Points 2 9 9 1 4 25
Ouate de Cellulose (insufflée) 60 31 0.035 0.001 62.49 2 50 2
Points 8 9 6 3 6 32
Perlite expansée 80 22 0.05 0.002 62.9 1.9 230 6
Points 2 6 7 4 3 22
Polyuréthanne rigide 30 12 0.025 0.002 32.86 2 1100 6
Points 9 6 3 3 1 22
Laine de mouton 10 5 0.035 0.007 25.09 1.2 55 4
Points 8 2 2 8 5 25
Laine de lin 1.1 15.8 0.036 0.002 45.25 1.5 30 2
Points 5 6 5 7 9 32
Polystyrène 7 3 0.035 0.011 19.44 1 450 7
Points 8 1 1 9 2 21
Chanvre 30 11.6 0.038 0.003 39.83 1.5 30 3
Points 4 3 4 7 9 27
63L'effusivité thermique EF
- Chaleur subjective . Mesure la rapidité avec
laquelle la température superficielle d'un
matériau se réchauffe. - Ef à 0,33 Matériaux chauds
- Ce coefficient caractérise la manière dont un
matériau transporte des flux thermiques. Les
matériaux qui se réchauffent vite se
refroidissent tout aussi rapidement si la
tendance s'inverse ! - Les matériaux subjectivement froids demandent
un plus grand flux de chaleur sur un temps plus
long pour que s'installe une sensation de confort
(augmentation des dépenses énergétiques) - Les matériaux subjectivement chauds
contrecarrent l'inconvénient que peut représenter
une trop grande inertie thermique (déphasage sur
une douzaine d'heures) - L'Ef est un critère précieux pour choisir le type
de paroi intérieures adapté au type de chauffage
et/ou au type d'utilisation de la pièce.
64L'effusivité thermique
- Si Ef est élevé, le matériau absorbe rapidement
beaucoup d'énergie sans se réchauffer
notablement. - Au contraire, si Ef est bas le matériau se
réchauffe plus vite - Ef à 0,33 matériaux subjectivement chauds
dont la température s'adapte instantanément à
celle d'une surface voisine - Ef compris entre 0,33 et 0,67 matériaux encore
considérés comme chauds . - Ef compris entre 0,67 et 1,25 matériaux qui
donnent une impression de neutre à fraîche ils
s'adaptent sans trop tarder à des variations de
température. - Ef est gt à 1,25 matériaux perçus comme froids
alors même qu'ils constituent d'excellents
réservoirs pour stocker la chaleur et qu'ils
maintiennent la maison chaude. - Matériaux Ef faible subjectivement chauds
- Pour les pièces orientés vers l'Est ou au Nord,
celles qui sont ombragées, ou celles qui sont peu
utilisées - Si le système de chauffage réagit vite
- Matériaux Ef élevé subjectivement froids
- Pour les pièces ouvertes vers le Sud ou à
l'Ouest et celles qui reçoivent des apports
solaires par le toit - Pour les pièces utilisée quotidiennement qui
bénéficient d'apports solaire passifs ou si la
maison est équipé d'un système de chauffage à
grande inertie (plancher chauffant, poêle de
masse)
65La diffusivité thermique a
- Représente la vitesse de pénétration et
d'atténuation d'une onde thermique dans un
milieu. - ? est la conductivité thermique du matériau
- ? est la masse volumique du matériau
- c est la chaleur spécifique massique du matériau
(en J/kg.C) - Physiquement, la diffusivité thermique est la
capacité d'un matériau à imposer sa température
au milieu extérieur. Cette grandeur est fortement
liée à l'effusivité thermique. Par exemple, une
chaise en métal et un tabouret en bois dans une
pièce sont exactement à la même température
(celle de la pièce). Pourtant la chaise parait
plus froide que le tabouret. - Cela s'explique par le fait que la diffusivité du
métal est plus élevée que celle du bois, ainsi
les transferts de chaleurs s'effectuent plus
rapidement. Notre corps perd plus rapidement de
la chaleur ce qui donne cette sensation de froid. - a ? / (?.c)
66Parois respirante
- Une paroi respirante fonctionne grâce à un
différentiel de pression intérieur-extérieur qui
permet de faire migrer lair lentement dans les
murs, de lambiance présentant la pression la
plus élevée à lambiance dont la pression est la
moins élevée avec lesquels il échange peu à peu
ses calories et son eau excédentaire. - Pour respecter ce principe, la mise en œuvre de
parois respirantes nécessite le respect de
conditions suivantes - - la paroi sera la plus homogène possible, donc
sans ponts thermiques pour éviter les
concentrations dhumidité, - - les matériaux de construction devront être des
matériaux perméants ayant tous une capacité
hygroscopique moyenne à élevée, tels bois,
laine de bois, laine végétale ou animale, terre
cuite, chaux, plâtre, etc, - - les matériaux seront disposés de telle sorte
que leur résistance à la vapeur deau ou leur
valeur Sd soit en dégressivité de lintérieur
vers lextérieur.
67Principe de fonctionnement
- Son principe de fonctionnement est simple
trois composants de base (peau interne, isolant,
peau externe) calculés les uns par rapport aux
autres afin daccélérer le transit dair, deau
et de vapeur de lintérieur vers lextérieur. Ce
qui entre dans le mur en ressort tout
naturellement sans quil soit nécessaire
détablir de barrières étanches. Le matériau
isolant est choisi principalement pour ses
propriétés hygroscopiques qui lui permettent
dabsorber sans dommage les surplus ponctuels de
vapeur deau et de les restituer quand les
conditions le permettent tout en limitant le flux
de chaleur vers lextérieur
68Terminologie générale Notions techniques
- La diffusion de la vapeur est caractérisée par
la perméance d'un matériau. Plus un matériau est
perméant, plus il permet le transfert de vapeur.
Par contre l'approche écologique de l'isolation
respirante prend en compte les qualités hygroscopi
ques de la plupart des isolants naturels. Le plus
spectaculaire étant la laine de mouton qui peut
absorber 30 de son poids de vapeur d'eau sans
perdre ses propriétés physiques et isolantes.
Dans cette optique il ne s'agit plus de placer
une barrière de vapeur pour en interdire le
transfert mais d'adapter la perméance du
pare-vapeur (qui se place côté chaud du local à
isoler) aux qualités de respiration de la paroi
extérieure. Dans certains cas, comme l'isolation
sur combles perdus où la masse d'air sous la
toiture, elles constituent une paroi très
respirante qui excluent le pare-vapeur. Ainsi le
volant hygrométrique de l'isolant peut être
utilisé au maximum pour participer à la
régulation de l'humidité à l'intérieur
du bâtiment.
69Qualité de lair
- La qualité de lair dans les bâtiments est
souvent moins bonne que celle à lextérieur. La
raison de ce constat est double - o Tant les occupants que leurs diverses
activités sont sources deau, de CO2 et dautres
polluants. Le bâtiment lui-même, les revêtements,
le mobilier, les plantes également. - o Les espaces clos favorisent laccumulation
des polluants. - Pour la vapeur deau, on parlera de pourcents
dhumidité relative. Pour les matières
radioactives, de becquerels par m³ dair.
70Polluants physico-chimiques
- o Les matériaux pris isolément peuvent émettre
des substances nocives pour la santé. - On peut citer les solvants organiques présents
dans les colles et les résines, le formaldéhyde
et dautres substances de traitement de surface
ou agents conservateurs de matériaux.
Bio-contaminants (poussières, moisissures,
champignons, ) - o Essentiellement, on évitera les matériaux
difficile à entretenir et présentant un risque
élevé daccumulation de poussière (par exemple,
les moquettes). - o Lors dactivités générant des poussières,
comme des travaux daménagement, on pensera à
ouvrir les fenêtres pour ventiler intensivement
le local. - o La condensation de la vapeur deau en des
endroits spécifiques peut entraîner le
développement de moisissures et devenir source de
polluants affectant la qualité de lair ambiant.
Pour limiter les condensations et le
développement de moisissures, on peut jouer sur
un effet tampon des matériaux. Certains
matériaux, de par leurs propriétés
hygroscopiques, permettant dabsorber rapidement
de grandes quantités de vapeur (argile, enduits à
la chaux, panneaux de plâtre, etc.) sils sont en
contact avec lambiance humide. Ce faisant, ils
atténueront les pointes de production de vapeur
et ainsi un rôle de régulateur.
71Les modes constructifs
- Bio-contaminants
- o Le choix et la mise en œuvre dun pare-vapeur
ou freine-vapeur couplé à lisolant, le
traitement des ponts thermiques et la ventilation
des locaux influencent la formation ou pas de
condensation et, par conséquent, la présence de
moisissure. - Polluants physico-chimiques
- o Des modes de mise en œuvre permettent déviter
les sources de pollution chimiques que sont les
colles et solvants. Par exemple, on privilégiera
des fixations mécaniques plutôt que chimiques.
72La production de chaleur
- Le bon choix dun système de production de
chaleur minimisera le risque de production de
polluants tels que le monoxyde de carbone CO,
NOx, le dioxyde de carbone CO2, - On évitera tout contact entre lambiance et les
produits de la combustion en choisissant des
appareils à combustion fermés. - On veillera également à ce que le système de
ventilation ne perturbe pas le fonctionnement des
appareils à combustion quel quil soit. - En cas dintoxication, une aération intensive et
lappel de secours sont indispensables.
73La ventilation
- Le choix de la ventilation est primordial pour
réduire les concentrations de polluants liés à
loccupation des locaux et ceux éventuellement
liés aux matériaux. - Le principe dune ventilation hygiénique
efficace, est dinsuffler de lair frais dans les
locaux secs (chambres, séjours, bureaux) par
des grilles dans les châssis ou un système de
pulsion mécanique, de laisser cet air transiter
dans le bâtiment, souvent en passant sous les
portes, puis dextraire dans les locaux humides
(cuisines, WC, salles de bain) par des
cheminées naturelles ou des ventilateurs. - Une ventilation bien dimensionnée suffit à
évacuer la plupart des polluants dont le dioxyde
de carbone CO2
74LE SYSTEME CONSTRUCTIF
- Un exemple LE BLOC FIXOLITE
- Cest un bloc de coffrage de 30 cm dépaisseur
avec isolation intégrée côté extérieur, fabriqués
à partir dun béton de fibres de bois, composés
de copeaux de bois de texture homogène et
dessences non acides, dépoussiérés, minéralisés
et agglomérés au ciment Portland, intégrant côté
extérieur un isolant thermique. - Ce bloc de coffrage se pose à sec (sans mortier
ni colle), les uns sur les autres, comme un jeu
de construction, puis une fois le mur monté
reçoit un béton coulé dans ses cavités.
75Isolation par lextérieur ou par lintérieur ?
- Isolation par lintérieur
- Mur extérieur isolé par lintérieur Mur extérieur
isolé par lextérieur - Avantage
- réduction des coûts de chauffage dans les
pièces rarement occupées. - Inconvénients
- capacité daccumulation thermique du mur non
utilisée, - variations de température rapides au niveau de
la maçonnerie, - conduites dans le mur non protégées contre le
gel, - ponts thermiques,
- pare-vapeur la plupart du temps nécessaire
côté intérieur pour prévenir la formation deau
de condensation.
76- Isolation par lextérieur
- Avantage
- excellente isolation thermique,
- réduction drastique des coûts de chauffage,
- pas de ponts thermiques prononcés,
- exploitation optimale de la capacité
daccumulation thermique du mur, - climat ambiant agréable,
- protection contre la chaleur en été,
- pas de dégradations dues à la température,
- grande liberté de conception des façades,
- valorisation du bâtiment.
- Inconvénient
- ne convient pas aux façades des bâtiments
classés monuments historiques.
77Choix dun matériau, Analyse du cycle de vie ou
Eco conception dun bâtiment
78Léco conception
- La mise en place dune stratégie efficace déco
conception conduit à fonctionner en deux temps. - En premier lieu, la réflexion doit permettre
délaborer les outils.Les axes de cette
réflexion optimisation des sites de
production pour conduire, à terme, à des
chantiers sans nuisances environnementales
définition de technologies de production
pour des systèmes constructifs plus économes
diffusion de bonnes pratiques avec,
entre autres, des notices dutilisation sur le
mode demploi des ouvrages. - En second lieu, une série d'objectifs sont
définis, dans une stratégie d'ensemblier.Les
objectifs à court terme redéfinition
de la conception des ouvrages en partenariat avec
la MO et la MOE maîtrise du volume
des prélèvements et des rejets polluants
résultants dun ouvrage optimisation
de la chaîne de valeurs en travaillant, en amont,
avec les fournisseurs industriels et, en aval,
avec les sous-traitants. - Cette démarche d'éco conception est calquée sur
les pratiques issues de l'industrie. Cette
démarche est appuyée par l'Ademe (Agence de
l'environnement et de la maîtrise de l'énergie).
79La notion de cycle de vie
- Une construction ne doit plus être pensée comme
un simple chantier, mais bien comme un bâtiment
qui durera entre 30 et 50 ans, voire plus. Léco
conception suppose que lanalyse des flux ne se
limite plus à la stricte construction, mais
intègre également lanalyse des flux propres à la
période dutilisation du bâtiment. - Lanalyse de lensemble de ces flux dans le temps
est lanalyse du cycle de vie dun bâtiment. Elle
doit être réalisée avant le début du chantier. Le
modèle générique de léco conception est donc
conçu sur lanalyse de la totalité des flux dans
les différentes phases de vie dun bâtiment.
80Les piliers de léco conception
- Léco conception repose sur trois grands
principes la définition des flux mobilisés
par louvrage projeté la quantification de
ces flux pour mieux les considérer le travail
sur des choix appropriés pour les réduire. - Pour cela nous avons 12 indicateurs Chaque flux
interagit avec le système écologique et son
volume est converti en impact environnemental.
Les douze indicateurs suivants ont été définis
par des organismes scientifiques et sont
largement répandus parmi les praticiens de
l'analyse de cycle de vie. - Leffet de serre
- Leutrophisation
- La formation dozone photochimique
- Lodeur
- Le taux de toxicité humaine
- Les ressources naturelles
- Lénergie primaire
- Leau utilisée
- Les déchets ultimes
- Les déchets radioactifs
- Lécotoxicité
81Notion dénergie grise
- Lénergie grise représente la quantité dénergie
requise pour la fabrication dun produit. - Lextraction des matières premières nécessaires à
la fabrication, le processus de transformation
grâce auquel on obtient un produit fini, le
transport, le stockage, lutilisation, la
destruction du produit tout est comptabilisé
afin de définir lécobilan du produit.
82Exemple
83RT2005
84Le contexte, les enjeux
85Le contexte, les enjeux
- Les prix senvolent
- Le prix du baril de pétrole a été multiplié par
2.8 en 4 ans - Le fioul domestique a augmenté de 30.8 en 2005
86Le contexte, les enjeux
Une contribution importante des bâtiments aux GES
87Le contexte, les enjeux
- Des engagements nationaux et internationaux
- Le protocole de Kyoto
- Stabiliser les émissions de CO2 au niveau de
celles de 1990 à lhorizon 2010 - Plan Climat 2004
- Chapitre Bâtiment Ecohabitat
- Directive européenne performance énergétique des
bâtiments
88Le contexte, les enjeux
- Lutter contre leffet de serre
- Limiter les effets irréversibles du changement
climatique - Maîtriser les loyers et les charges
- Amortir lenvolée du prix de lénergie
- Encourager les systèmes et les techniques
constructives performants - Contribuer à lindépendance énergétique
nationale - Favoriser la compétitivité économique de
lingénierie, des techniques et produits français
89UN PEU DHISTOIRE
- 1955 coef. G1 - résidentiel
- 1974 coef. G résidentiel DEPERDITIONS
- 1976 coef. G1 non résidentiel
- 1980 label haute isolation (résidentiel)
- 1982 coef. G et B résidentiel BESOINS
- 1983 labels HPE solaires (résidentiel)
- 1988 coef. GV, BV et C résidentiel
- G1 non résidentiel, reconduction HPE)
- 2000 réglementation en consommations et confort
d'été tous bâtiments, hors refroidissement - 2005 réglementation en conso refroidissement et
C max
90Les objectifs de la RT 2005
- En application de la directive performance
- énergétique des bâtiments et du Plan climat 2004
- Un objectif damélioration de la performance
énergétique dau moins 15 (40 en 2020) - Une limitation du recours à la climatisation
91Les orientations de la RT 2005
92La RT 2005
- Prise en compte des consommations de
refroidissement - Prise en compte des consommations déclairage en
tertiaire et en résidentiel - Respect dun maximum de consommation énergétique
par m2 SHON (Surface Hors Œuvre Nette) - Présentation dune justification
93Limitation du recours à la climatisation
94(No Transcript)
95(No Transcript)
96(No Transcript)
97(No Transcript)
98Le principe général de la RT2005Pas de
changement par rapport à la RT2000
- Le projet est comparé à un bâtiment de
référence - Le bâtiment de référence est théorique
- Le bâtiment de référence est le jumeau du projet
- même géométrie
- mais les caractéristiques thermiques de ses
composants fixés à une valeur de référence
définie réglementairement - La consommation dénergie de votre bâtiment doit
être inférieure à celle du bâtiment de référence
99Le principe général de la RT
100Le principe général de la RT
101Le principe général de la RT
102Le principe général de la RT
103Le principe général de la RT
104Lapplication
- 2 possibilités
- Appliquer une solution technique
- Système à points, sans calcul
- Justification possible pour les maisons
individuelles, le confort dété -
- Faire réaliser un calcul
- Calcul réalisé par un bureau détude thermique
- Utilisation de logiciels agrées par le CSTB
- Mise à disposition dune synthèse détude
thermique
105Lapplication
106Respecter la RT 2005
- Respect dune consommation maximale par m2 de
SHON - Nécessite une réflexion conjointe des architectes
et thermiciens dès la conception - Consommation Cep Cep max
- Cep max consommation maximale de
chauffage,refroidissement et ECS en kWh ep/m2/an - Auxiliaires et éclairage exclus
- Permet de comparer facilement la performance des
projets
107Respecter la RT 2005
108Les nouvelles zones climatiques
- 8 zones climatiques
- Meilleure évaluation du C
- Les variations géographiques sont différentes en
été et en hiver - Les années type ont été recalées pour respecter
les moyennes climatiques
109LES ENERGIES RENOUVELLABLES
110(No Transcript)
111Eau chaude sanitaire production solaire
112(No Transcript)
113PERFORMANCES DES SYSTEMES
114(No Transcript)
115Chauffage rendement
116(No Transcript)
117(No Transcript)
118(No Transcript)
119Ventilation Maison individuelle
120Deuxième partieLA RÉGLEMENTATION THERMIQUE POUR
LES BÂTIMENTS EXISTANTS GLOBALE
Arrêté relatif à la performance énergétique des
bâtiments existants de surface supérieure à 1000
m², lorsquils font lobjet de travaux de
rénovation importants
121champ dapplication
LA RT GLOBALE CHAMP DAPPLICATION
- Bâtiments respectant simultanément les trois
conditions suivantes - Surface hors œuvre nette (SHON) supérieure ou
égale à 1000 m² - Coût des travaux de rénovation thermique
supérieur à 25 du coût de la construction - Date dachèvement de la construction du bâtiment
postérieure au 1er janvier 1948 - Travaux de réhabilitation thermique portant sur
lenveloppe, les installations de chauffage, de
production d'eau chaude, de refroidissement, de
ventilation et d'éclairage
122principes similaires à ceux de la RT 2005
LA RT GLOBALE
- Consommation dénergie primaire
- Cep du bâtiment inférieure ou égale à la
consommation de référence - Niveaux de référence et règles de calcul définies
par arrêté (méthode de calcul Th-CE ex) - Consommation maximale
- Pour les bâtiments résidentiels consommation
conventionnelle dénergie pour le chauffage, le
refroidissement et la production deau chaude
sanitaire inférieure ou égale à un coefficient
maximal Cepmax - Pour les bâtiments non résidentiels Cep après
travaux inférieure de 30 à Cep avant travaux
123principes similaires à ceux de la RT 2005
LA RT GLOBALE
- Confort dété
- Concerne les zones de catégorie CE1
(consommations de référence liées au
refroidissement nulles) - Tic inférieure ou égale à la température
intérieure conventionnelle de référence Ticréf - Caractéristiques thermiques minimales
- Respect de toutes les caractéristiques minimales
réglementaires - Limite au principe de compensation
124LA RÉGLEMENTATION THERMIQUE POUR LES BÂTIMENTS
EXISTANTS ÉLÉMENT PAR ÉLÉMENT
Arrêté du 3 mai 2007 relatif aux caractéristiques
thermiques et à la performance énergétique des
bâtiments existants
- Généralités
- Les 8 points de la RT élément par élément
- Exemples de rénovation
125LA RT ÉLÉMENT PAR ÉLÉMENT GÉNÉRALITÉS
- Parcs résidentiel et non résidentiel comparés
- Parc résidentiel
- 31,5 millions de logements (2,3 milliards de m²)
- 514 TWh pour les résidences principales
- Parc non résidentiel
- 875 millions m² de surfaces chauffées
- 221,2 TWh (hors artisanat, armées et éclairage
public)
Source ADEME
126Parc existant résidentiel déperditions
énergétiques
LA RT ÉLÉMENT PAR ÉLÉMENT GÉNÉRALITÉS
- Moyennes pour une maison davant 1975 non isolée
Ventilation et infiltrations 20-25
Toit 25-30
Mur 20-25 (extérieur) 15 (mitoyen)
Fenêtres 10-15
Chauffage Rendement insuffisant
Ponts thermiques 5-10
Plancher bas 7-10 (sol)
Source ADEME
127Parc existant résidentiel consommations
énergétiques
LA RT ÉLÉMENT PAR ÉLÉMENT GÉNÉRALITÉS
Eau chaude sanitaire 16
Cuisson 7
Chauffage 66
Autres 12
Source ADEME 2006
128champ dapplication
LA RT ÉLÉMENT PAR ÉLÉMENT GÉNÉRALITÉS
- Tous les bâtiments existants non soumis à la RT
globale - Travaux pour lesquels la date d'acceptation des
devis ou de passation des marchés, ou, à défaut,
la date d'acquisition des équipements, systèmes
et ouvrages, est postérieure au 31 octobre 2007 - Exceptions bâtiments devant garantir des
conditions particulières de température,
dhygrométrie ou de qualité de lair
Surface hors oeuvre nette (SHON) gt 1000 m²
SHON lt 1000 m²
Coût des travaux de rénovation thermique lt 25 du
coût de la construction
Coût des travaux de rénovation thermique gt 25 du
coût de la construction
lt 1948
art. 1
129champ dapplication
LA RT ÉLÉMENT PAR ÉLÉMENT GÉNÉRALITÉS
- Exemptions possibles
- Pour les bâtiments classés ou inscrits à
linventaire lorsque les travaux sur lenveloppe
modifient laspect extérieur - En cas de catastrophe naturelle, technologique,
actes de vandalisme... pour les travaux sur
lenveloppe - Dans le cas de travaux sur lenveloppe de
bâtiments anciens (matériaux spécifiques)
art. 6 et 15
art. 7 et 16
art. 2
130cadre dapplication
LA RT ÉLÉMENT PAR ÉLÉMENT GÉNÉRALITÉS
- Quand ? Lors de travaux de
- Rénovation
- Amélioration
- Installation
- Remplacement
- Quoi ?
- Exigences de caractéristiques thermiques et de
performances énergétiques des équipements,
ouvrages et systèmes installés ou remplacés
131Lautorisation de dépassement du coefficient
doccupation des sols une incitation à la
performance énergétique. Larrêté du 3 mai 2007
- Pour en bénéficier, les constructions neuves de
logements collectifs, de maisons individuelles
groupées, dimmeubles à usage tertiaire doivent
répondre aux critères des niveaux THPE EnR ou BBC
du label haute performance énergétique . - Pour les maisons individuelles isolées neuves, le
bénéfice du dépassement du COS peut être accordé
à la double condition davoir un niveau de
consommation inférieur de 20 au moins à la
consommation de référence résultant de
lapplication de la RT 2005 et de respecter une
des quatre conditions portant sur lutilisation
des énergies renouvelables ou de pompes à chaleur
performantes.
132LE DPE
133Qu'est-ce qu'un DIAGNOSTIC DE PERFORMANCE
ENERGETIQUE ?
- Le diagnostic de performance énergétique (DPE)
est une évaluation qui renseigne sur la quantité
d'énergie consommée par un bâtiment et évalue sa
performance énergétique, ainsi que l'impact de sa
consommation en termes d'émissions de gaz à effet
de serre. - Il se traduit par un document dont le contenu et
les modalités d'établissement sont réglementés.
Il s'inscrit dans le cadre de la politique
énergétique définie au niveau européen afin de
réduire la consommation d'énergie des bâtiments
et de limiter les émissions de gaz à effet de
serre.
134Le Diagnostic de Performance Energétique décret
du 15 /09/2006
- Concerne tous les types de bâtiments (
individuel, collectif, non résidentiel) - Evaluation des consommations en kWh/m²/an.
- (chauffage, ECS, Ventilation, refroidissement,
éclairage) - Evaluation des Taux de CO².
- Recommandations et Orientations.
- Délivrance par un expert agréé (Défini en conseil
dEtat). - Validité du diagnostic pendant 10 ans.
135Quelles opérations nécessitent un DPE ?
- Le DPE doit être établi à l'occasion de la vente
ou de la construction de tout bâtiment ou partie
de bâtiment clos et couvert, quel que soit son
usage. - Il doit également être établi à l'occasion de la
mise en location d'un logement ou d'un bâtiment à
usage principal d'habitation. - L'obligation de fournir un DPE s'applique
actuellement en France métropolitaine uniquement. - Le DPE n'est pas obligatoire pour les opérations
portant notamment sur les bâtiments suivants - - certaines constructions provisoires
- - un bâtiment indépendant dont la surface est
inférieure à 50 mètres carrés (un logement,
quelle que soit sa taille, lorsqu'il est situé
dans un bâtiment dont la surface est supérieure à
50 m², est cependant soumis au DPE) - - certains bâtiments à usage agricole, artisanal
ou industriel, autres que le local servant à
l'habitation - - un monument historique classé ou inscrit à
l'inventaire en application du code du patrimoine
- - un bâtiment ou partie de bâtiment neuf, dont la
température normale est inférieure ou égale à
12C - - un logement à la vente qui ne dispose pas de
système de chauffage fixe (même s'il existe un
dispositif de production d'eau chaude), ou qui
n'a pas d'autre moyen de chauffage qu'une
cheminée à foyer ouvert en revanche, le DPE est
obligatoire pour un logement à la vente pourvu
d'un équipement de chauffage de type insert,
chaudière, chauffage électrique fixe.
136Le contenu du DPE
- Le contenu du DPE est réglementé.
- Il ne faut pas confondre le DPE avec tout autre
diagnostic ne répondant pas aux mêmes exigences
qui pourrait vous être proposé par des
professionnels non certifiés pour l'établir. - Le DPE décrit le bâtiment ou le logement et ses
équipements de chauffage, de production d'eau
chaude sanitaire, de refroidissement, de
ventilation, ainsi que les conditions de leur
utilisation. - Il indique suivant les cas, soit la quantité
d'énergie effectivement consommée (sur la base de
relevés de consommations d'énergie), soit la
consommation d'énergie estimée pour une
utilisation standardisée du bâtiment ou du
logement. Deux étiquettes classent le logement ou
le bâtiment, en fonction de sa performance
énergétique et de la quantité de gaz à effet de
serre émise.
137(No Transcript)
138(No Transcript)