Energie Plus Le Site

Outil d'aide à la décision en efficacité énergétique des bâtiments du secteur tertiaire. Réalisé par Architecture et Climat, Faculté d'architecture, d'ingénierie architecturale, d'urbanisme (LOCI), site de Louvain-la-Neuve, Université catholique de Louvain, Belgique avec le soutien de la Wallonie.

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Daily Archives: 5 mars 2013

Author Image Posted By : Sylvie 5 Mar, 2013

Meubles frigo

Meubles frigo

Influence de l’éclairage

Les luminaires, en plus de produire de la lumière, vont également dégager de la chaleur. Une grande partie de l’énergie consommée est transformée en chaleur et doit être évacuée par la machine frigorifique. Il y a plusieurs manières de limiter les apports thermiques de l’éclairage et ainsi de diminuer les consommations énergétiques des meubles frigorifiques.

Exemple.

Selon ouverture d'une nouvelle fenêtre ! l’AFF, un éclairage à incandescence assurant un niveau d’éclairement de 400 lux provoquera un accroissement de température de 1.5 à 3 °C pour les paquets de la couche supérieure selon les meubles. Un éclairage équivalent, réalisé à base de tubes fluorescents ne provoquera pas d’accroissement supérieur à 0.5 °C.

Toute l’énergie consommée par les lampes est transformée en chaleur par :

  • conduction (« par les solides »),
  • convection (« par les gaz, les liquides »),
  • rayonnement (lumière et autres radiations, infrarouge en particulier).

En fonction de la famille de lampes considérée, la répartition de ces divers apports sera différente. Il est essentiel de tenir compte de cette répartition pour éviter des élévations de température trop importantes.

Parmi les manières envisageables pour limiter ces apports thermiques, on peut par exemple :

  • faire appel à des lampes dont le spectre d’émission comporte une faible proportion d’énergie thermique infrarouge par rapport à la fraction utile d’énergie lumineuse ;
  • sortir le système d’éclairage de la zone de froid ;
  • limiter la puissance des lampes.

Choisir des lampes adaptées

Dans toutes les applications, il y a lieu de limiter les apports thermiques du système d’éclairage. Ceux-ci se paieront par une surconsommation au niveau de la climatisation et/ou des machines de froid alimentaire.

Deux caractéristiques permettent de choisir correctement le type de lampe à utiliser :

  • le rendement des lampes : fraction de la quantité d’énergie transformée en lumière ;
  • la composition du spectre d’émission : on choisira des lampes dont le spectre comporte une faible proportion d’énergie thermique infrarouge par rapport à la fraction utile d’énergie lumineuse.

Pour éviter un apport calorifique trop important, on réalisera le système d’éclairage à partir de  tubes fluorescents.

Lampes à incandescence

Ces lampes émettent un rayonnement infrarouge important (de l’ordre de 75 % de la puissance de la lampe). Comme les infrarouges et les rayons lumineux se réfléchissent en même temps, les lampes à réflecteur et les projecteurs intensifs vont provoquer des élévations de température très importantes dans l’axe du faisceau.

Les lampes à rayonnement dirigé dites à « faisceau froid » ou dichroïque » limitent le rayonnement infrarouge direct. Le miroir de ces lampes, conçu pour réfléchir la lumière, est transparent pour les radiations infrarouges indésirables. Lorsque l’on utilise ce genre de lampe, il faut s’assurer que le luminaire utilisé est susceptible de les recevoir, car, sans précaution, elles provoquent un échauffement supplémentaire de la douille, du câblage et de la partie arrière du luminaire.

Lampes fluorescentes et lampes à décharge (haute pression)

Ces lampes émettent une très faible proportion de rayons infrarouges courts. Par contre, les tubes à décharge des halogénures métalliques et des sodiums haute pression émettent une quantité importante d’infrarouges moyens. En ce qui concerne les lampes fluorescentes, on ne fera attention qu’aux niveaux d’éclairement très élevé qui sont les seuls à produire un effet thermique direct perceptible.

Si l’effet calorifique du rayonnement de ces lampes est relativement faible, la transformation en chaleur de l’énergie électrique consommée (lampe et ballast)  ne doit pas être sous-estimée. L’élévation de la température des parois du luminaire va transformer celui-ci en émetteur d’infrarouges longs susceptibles d’influencer la distribution thermique du local et/ou du meuble frigorifique.

Sources LED

Les lampes LED ne génèrent pas ou peu de rayonnement infrarouge (IR) ou ultraviolet (UV) dans le flux lumineux.

C’est la température de jonction qui influence le flux lumineux de la LED chip et donc son efficacité lumineuse. Les LED conviennent particulièrement bien pour les applications à basse température (surgélation, réfrigération, …) sachant que le flux lumineux augmente avec l’abaissement de la température de jonction. De plus, pour les basses températures, la durée de vie augmente.

Bilan énergétique de quelques lampes

Le tableau suivant donne les bilans énergétiques de quelques types de lampes.

Bilans énergétiques de quelques lampes (d’après C. Meyer et H. Nienhuis)
Type de lampe Conduction et convection [%] Rayonnement [%] Rayonnement lumineux [%] Puissance à installer par 100 lm [W]
UV IR
Incandescentes 100 W 15 75 10 10
Fluorescentes rectilignes 71.5 0.5 (1) 28 1.4
Fluorescente compactes 80 0.5 (1) 19.5 1.8
Halogénures métalliques 50 1.5 24.5 24 1.3
Sodium haute pression 44 25 31 1
(1) Dans le cas de lampes fluorescentes dont la surface développée est importante, on pourrait séparer le rayonnement infrarouge (long). Pour les lampes fluocompactes cette distinction est inutile.

 

Exemple.

Par exemple si 2 500 lm doivent être fournis, les bilans énergétiques des différentes installations deviennent :

Type de lampe Conduction et convection [W] Rayonnement [W] Rayonnement lumineux [W]
UV IR
Incandescentes 100 W 37.5 187.5 25
Fluorescentes rectilignes 25.025 0.
175		 (1) 9.8
Fluorescente compactes 36 0.225 (1) 8.775
Halogénures métalliques 16.25 0.487 7.962 7.8
Sodium haute pression 12.1 6.875 8.525
(1) Dans le cas de lampes fluorescentes dont la surface développée est importante, on pourrait séparer le rayonnement infrarouge (long). Pour les lampes fluocompactes cette distinction est inutile.

Cet exemple montre bien l’intérêt d’utiliser des lampes à décharge. Leur faible coût d’achat, leur longue durée de vie, leur bon indice de rendu des couleurs font des lampes fluorescentes le choix le plus adapté.

Placer les systèmes d’éclairage à l’extérieur des meubles

Pour éviter de consommer inutilement de l’énergie (de l’ordre de 10 % de l’énergie de jour fournie par l’évaporateur), l’éclairage du meuble doit être prévu en dehors de la zone froide. D’une part, les lampes fluorescentes ont une mauvaise efficacité lumineuse à basse température, d’autre part, les luminaires sont des sources de chaleur. Comme dit précédemment, l’énergie électrique consommée par les lampes et les ballasts est transformée en chaleur. Pour cette raison on tentera au maximum de sortir les appareils des zones ou des meubles froids. Si le maître d’ouvrage se refuse à déplacer la lampe, il faudra tout de même essayer de sortir le ballast de la zone réfrigérée ou climatisée.

Dans la lutte contre les apports de rayonnements, les baldaquins de forme concave dont la face inférieure est recouverte d’un aluminium de type poli miroir non anodisé, peuvent être utiles.

Schémas baldaquins .

Ces baldaquins interceptent une part importante de la lumière d’ambiance et il peut alors être nécessaire de faire recourt à un appoint d’éclairage. Ce complément peut être réalisé de manière confortable en utilisant comme réflecteur la sous face en aluminium du baldaquin.

Cela permet :

  • d’éviter l’influence de l’éclairage direct général,
  • d’utiliser un éclairage indirect,
  • d’éloigner les appareils des meubles,
  • …

À défaut d’un éclairage placé hors de la zone froide, limiter la puissance des lampes

La plupart du temps, les constructeurs de meubles frigorifiques utilisent des lampes fluorescentes. Le problème est que ce type de lampes a une basse efficacité lumineuse aux basses températures comme le montre la figure suivante :

Les pertes peuvent donc être très importantes :

  • plus de 40 % de perte si on utilise des tubes T8,
  • plus de 70 % de perte si on utilise des tubes T5.

De nombreux fabricants proposent des solutions permettant de limiter l’influence de la température sur le flux de la lampe.

Certains constructeurs proposent ainsi une sorte de douille qui se monte sur une des extrémités de la lampe fluorescente, celle désignée comme étant le point froid de la lampe. Il y provoque une élévation de la température.

Une autre solution consiste à utiliser un tube de protection qui va permettre d’augmenter la température ambiante autour de la lampe.

Si dans la pratique, le niveau d’éclairement est suffisant, alors il est possible de remplacer la lampe par une autre de puissance plus faible, mais équipée de ce genre de solution.

Exemple.

Soit une zone de froid positif (8 °C) équipé de tube T5 de 54 W (4450 lm à 25 °C). La faible température va influencer la lampe qui ne va émettre que 75 % de son flux théorique, soit un peu moins de 3500 lm. Une lampe de 35 W, équipée d’un dispositif permettant de combattre la baisse de la température fournira un flux équivalent.

Il est ainsi possible de gagner 19 W par lampe tout en assurant le même confort.

Author Image Posted By : Sylvie 5 Mar, 2013

Performance énergétique des bâtiments – Exigences énergétiques pour l’éclairage Norme NBN EN 15193 :2008

Performance énergétique des bâtiments – Exigences énergétiques pour l’éclairage Norme NBN EN 15193 :2008

Table des matières

AVANT-PROPOS

INTRODUCTION

  1. Domaine d’application
  2. Références normatives
  3. Termes et définitions
  4. Calcul de l’énergie utilisée pour l’éclairage
  5. Mesures
  6. Calcul de l’énergie d’éclairage dans les bâtiments
  7. Référentiel des exigences d’éclairage
  8. Conception et pratique en matière d’éclairage

ANNEXE A (informative) : mesures du circuit d’éclairage

ANNEXE B (informative) : méthode de mesurage de la puissance totale des luminaires et de la puissance auxiliaire associée

ANNEXE C (informative) : détermination du facteur de dépendance de la lumière du jour

ANNEXE D (informative) : détermination du facteur de dépendance de l’occupation

ANNEXE E (informative) : détermination du facteur d’éclairement constant

ANNEXE F (informative) : valeurs de référence et critères de conception de l’éclairage

ANNEXE G (informative) : valeurs par défaut

ANNEXE H (informative) : autres considérations

ANNEXE I (informative) : liste des symboles

Introduction

Dans le respect de la norme NBN EN 12464-1, l’objectif de la norme 15193 est d’établir des conventions et de donner un mode opératoire pour estimer les exigences énergétiques vis-à-vis de l’éclairage des bâtiments et de déterminer un indicateur numérique de la performance énergétique des bâtiments.

Énergie totale utilisée pour l’éclairage pendant une période donnée (méthode détaillée)

Calcul de l’énergie totale

Pour une pièce ou une zone déterminée, le calcul de l’énergie totale utilisée pour l’éclairage s’effectue de la manière suivante :

Wt = WL,t + WP,t [kWh]

WL,t = Σ{(Pn x Fc) x [(tD x Fo x FD) + (tN x Fo)]} / 1 000 [kWh]

WP,t = Σ{{(Ppc x [ty – (tD + tN)]} + (Pem x tem)} / 1 000 [kWh]

Où :

  • Wt = l’énergie totale estimée requise pendant une période donnée ;
  • WL,t  = l’énergie nécessaire pour les besoins d’éclairage ;
  • WP,t = l’énergie nécessaire pour les auxiliaires (énergie de régulation, de charge des luminaires de secours, …).

Et :

  • Pn = la puissance des luminaires repris dans la pièce ou la zone considérée [W];
  • Fc = le facteur d’éclairement constant lorsqu’une régulation de l’éclairement constant gère la puissance totale installée ;
  • tD = le temps d’utilisation en période jour [h] ;
  • Fo = le facteur de dépendance de l’occupation ;
  • FD = le facteur de dépendance de la lumière du jour disponible en interne ;
  • tN  = le temps d’utilisation en l’absence de lumière du jour  [h];
  • Ppc = la puissance totale des auxiliaires des systèmes de régulation dans les luminaires lorsque les lampes ne fonctionnent pas [W] ;
  • ty = durée d’une année standard  [h];
  • Pem = la puissance totale de charge des luminaires de secours [W] ;
  • tem = temps de charge de l’éclairage de secours.

Facteur de dépendance de la lumière du jour FD,ng

Pour une pièce ou une zone définie, le facteur de dépendance de la lumière du jour est donné par la relation suivante :

FD,n = 1 – (FD,S,n x FD,C,n)

FD,mois = 1 – (FDS x FDC x CDS)

Où :

  • FD,S,n = facteur d’accès à la lumière du jour ;
  • FD,C,n = facteur de  régulation en fonction de la lumière du jour ;
  • CDS = facteur de distribution mensuelle

Lorsqu’une zone est aveugle, le facteur de dépendance de la lumière du jour est de 1.

La méthodologie pour déterminer le facteur FD,n comprend 5 étapes :

  1. La segmentation du bâtiment à étudier en zone avec et sans accès à la lumière du jour ⇒ géométrie de la zone de calcul ;
  2. La détermination de l’influence des paramètres de la zone tant interne qu’externe (géométrie, modulation de façade, ombre reportée, …) ⇒ facteur de lumière du jour FLJ  ;
  3. La prévision du potentiel d’économie d’énergie en fonction du climat local, du niveau d’éclairement à maintenir, … ⇒ facteur d’accès à la lumière du jour FD,S,n ;
  4. La détermination de l’exploitation de la lumière du jour en fonction du type de régulation envisagé ⇒ facteur de  régulation en fonction de la lumière du jour FD,C,n ;
  5. La conversion de la valeur annuelle FD,n en valeurs mensuelles.

Facteur de dépendance de l’occupation Fo

Ce facteur est surtout lié :

  • au type de système d’allumage/extinction ;
  • à l’utilisation de la zone considérée (salle de réunion, couloir, bureau fermé ou paysager, …) ;
  • à la surface couverte par un système d’allumage/extinction ;
  •     …

Facteur d’éclairement constant FC

Dans toutes les installations d’éclairage, le niveau d’éclairement après un certain temps diminue par rapport celui obtenu lors de la mise en service. Il est donc impératif de tenir du facteur de maintenance. C’est ce dernier qui conditionne le facteur d’éclairement constant FC.

Énergie annuelle utilisée pour l’éclairage (méthode rapide)

L’énergie totale annuelle consommée à l’échelle du bâtiment :

W = WL + WP [kWh/an]

Où :

  • WL  = l’énergie annuelle nécessaire pour les besoins d’éclairage ;
  • WP = l’énergie annuelle nécessaire pour les auxiliaires (énergie de régulation, de charge des luminaires de secours, …).

Indicateur numérique de l’énergie d’éclairage (LENI)

C’est en fait la consommation spécifique de l’éclairage ramenée au m².

LENI = W / A [kWh/(m² x an)]

Où A est la surface plancher du bâtiment [m²].

Ou encore :

LENI = {Fc × PN/1 000 ×[(tD × FD × FO) +(tN × FO)]} + 1 + {5/ty × [ty – (tD+ tN)]} [kWh/(m² • an)]

Valeurs de consommation spécifique LENI courantes

Des valeurs de référence et critères de conception de l’éclairage sont repris dans le tableau suivant permettant d’appréhender des ordres de grandeur par défaut nécessaire au calcul des consommations spécifiques des luminaires.

Valeur LENI de référence

ECL sans système de régulation à éclairement constant ECL avec système de régulation à éclairement constant
PN tD tN Fc Fo FD LENI LENI LENI LENI
Classe de qualité Puissance auxiliaire de secours Pem [kWh/(m².an)] Puissance auxiliaire de secours Ppc [kWh/(m².an)] W/m² h h ECL sans rec ECL avec rec Man Auto Man Auto Valeur limite [kWh/(m².an)]
Bureau * 1 5 15 2 250 250 1 0,9 1 0,9 1 0,9 42,1 35,3 38,3 32,2
** 1 5 20 2 250 250 1 0,9 1 0,9 1 0,9 54,6 45,5 49,6 41,4
*** 1 5 25 2 250 250 1 0,9 1 0,9 1 0,9 67,1 55,8 60,8 50,6
Établissement d’enseignement * 1 5 15 1 800 200 1 0,9 1 0,9 1 0,8 34,9 27 31,9 24,8
** 1 5 20 1 800 200 1 0,9 1 0,9 1 0,8 44,9 34,4 40,9 31,4
*** 1 5 25 1 800 200 1 0,9 1 0,9 1 0,8 54,9 41,8 49,9 38,1
Établissement sanitaire * 1 5 15 3 000 200 1 0,9 0,9 0,8 1 0,8 70,6 55,9 63,9 50,7
** 1 5 25 3 000 200 1 0,9 0,9 0,8 1 0,8 115,6 91,1 104,4 82,3
*** 1 5 35 3 000 200 1 0,9 0,9 0,8 1 0,8 160,6 126,3 144,9 114
Hôtellerie * 1 5 10 3 000 200 1 0,9 0,7 0,7 1 1 38,1 38,1 34,6 34,6
** 5 20 3 3 000 1 0,9 0,7 0,7 1 1 72,1 72,1 65,1 65,1
*** 1 5 30 3 000 200 1 0,9 0,7 0,7 1 1 108,1 108,1 97,6 97,6
Restauration * 1 5 10 1 250 125 1 0,9 1 1 1 – 29,6 – 27,1
** 1 5 25 1 250 125 0,9 1 1 1 – 67,1 – 60,8 –
*** 1 5 35 1 250 125 1 0,9 1 1 1 – 92,1 – 83,3 –
Salle de sport * 1 5 10 2 000 200 1 0,9 1 1 1 0,9 43,7 41,7 39,7 37,9
** 1 5 20 2 000 200 1 0,9 1 1 1 0,9 83,7 79,7 75,7 72,1
*** 1 5 30 2 000 200 1 0,9 1 1 1 0,9 123,7 117,7 111,7 106,3
Commerce de détail * 1 5 15 3000 200 1 0,9 1 1 1 – 78,1 – 70,6
** 1 5 25 3000 200 1 0,9 1 1 1 – 128,1 – 115,6 –
*** 1 5 35 3000 200 1 0,9 1 1 1 – 178,1 – 160,6 –
Usine * 1 5 10 2500 150 1 0,9 1 1 1 0,9 43,7 41,2 39,7 37,5
** 1 5 20 2500 150 1 0,9 1 1 1 0,9 83,7 78,7 75,7 71,2
*** 1 5 30 2500 150 1 0,9 1 1 1 0,9 123,7 116,2 111,7 105.0

Il va de soi que la conception, l’installation, ou encore la rénovation d’un système d’éclairage doit se conformer aux normes EN 12464-.

  • * conformité de base aux exigences ;
  • ** bonne conformité aux exigences ;
  • *** totale conformité aux exigences.

Les critères de conception et de rénovation de l’éclairage sont mentionnés dans le tableau ci-dessous.

Où :

  • PN = la puissance surfacique installée de l’éclairage du bâtiment [W/m²] ;
  • rec = le système de régulation à éclairement constant ;
  • Manu = un système d’éclairage à régulation manuelle ;
  • Auto = un système d’Éclairage à régulation automatique.

Classes de qualité

Classe de critères de conception et rénovation des éclairages
* ** ***

Éclairement à maintenir sur les plans de travail horizontaux (Em horizontal)

 ◙ ◙ ◙

Contrôle approprié de l’éblouissement (UGR)

 ◙ ◙ ◙

Évitement des effets de scintillation et des effets stroboscopiques

 ◙ ◙ ◙

Contrôle approprié de l’éblouissement par réflexion

 ◙ ◙

Amélioration du rendu des couleurs

 ◙ ◙

Évitement des ombres accentuées ou d’une lumière trop diffuse

 ◙ ◙

Répartition appropriée de l’éclairement dans la pièce (Evertical)

 ◙ ◙

Prise en compte particulière de la communication dans l’éclairage des visages (Ecylindrique)

 ◙

Prise en compte particulière des questions relatives à la santé (°)

 ◙
  • ◙ doit être conforme aux valeurs prescrites de la norme NBN EN 12464-1 
  • (°) concernant la santé, un éclairement beaucoup plus élevé et donc une valeur de la puissance surfacique (W/m²) plus élevée.
Author Image Posted By : Sylvie 5 Mar, 2013

Classes d’efficacité énergétique des lampes

Classes d'efficacité énergétique des lampes

Fig. 1 Pictogramme lié à la labellisation des lampes.

Ce règlement s’applique dès le 1er septembre 2013 aux lampes électriques telles que les lampes à filament , les lampes fluocompactes, les lampes à décharges à haute intensité et les lampes (et modules) LED (de plus de 30 lumens).

La réglementation définit les classes d’efficacité énergétique des lampes en fonction d’un critère de rendement. Ces classes (au nombre de 7) sont dénommées de A++ à E, la classe A++ ayant la meilleure efficacité énergétique. Les classes sont définies par un rapport entre une puissance absorbée par la lampe (et corrigée de la totalité des pertes de l’appareillage de commande) et une puissance de référence, nommée indice d’efficacité énergétique IEE. Les limites sont définies comme suit :

Classe d’efficacité énergétique Lampes non dirigées Lampes dirigées
A++ (le plus efficace) IEE ≤ 0.11 IEE ≤ 0.13
A+ 0.11 < IEE ≤0.17 0.13 < IEE ≤0.18
A 0.17 < IEE ≤0.24 0.18< IEE ≤0.40
B 0.24 < IEE ≤0.60 0.40 < IEE ≤0.95
C 0.60 < IEE ≤0.80 0.95 < IEE ≤1.20
D 0.80 < IEE ≤0.95 1.20 < IEE ≤1.75
E (le moins efficace) 0.95 < IEE 1.75 < IEE

Le règlement n°874/2012 doit être appliqué en parallèle aux règlements n°244/2009, n°859/2009, n°245/2009, n°347/2010 et n°1194/2012 qui concernent les exigences d’écoconception des lampes et des équipements correspondants.

⇒ Pour en savoir plus : ouverture d'une nouvelle fenêtre ! http://eur-lex.europa.eu

Author Image Posted By : Sylvie 5 Mar, 2013

Trouver une norme ?

Trouver une norme ?

Le site internet du Bureau de Normalisation (ouverture d'une nouvelle fenêtre ! w ww.nbn.be) propose un moteur de recherche qui permet d’identifier toutes les normes relatives à un domaine en particulier. Celui-ci est ouverture d'une nouvelle fenêtre !disponible ici.

De même, sur ce site vous trouverez toutes les informations nécessaires pour la commande et la consultation de normes.

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