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Posted By : Energie-Plus 29 Nov, 2016

Optimiser le dégivrage des meubles frigorifiques

Les meubles frigorifiques fermés, mixtes ou ouverts négatifs

Meuble mixte négatif, meuble fermé négatif et meuble ouvert négatif à ventilation forcée.

Le dégivrage « forcé » par les moyens courants tels que les résistances chauffantes ou par injection de gaz chaud côté circuit frigorifique est un mal nécessaire pour les meubles frigorifiques fermés, mixtes ou ouverts négatifs. En général, ce sont les mêmes techniques de dégivrage que les chambres frigorifiques qui leur sont appliquées.

À l’heure actuelle, sur la plupart des meubles de ce type, les équipements de dégivrage sont prévus en standard sous forme de résistances électriques.

La technique, par injection de gaz chaud à l’évaporateur nécessite une installation plus complexe et, par conséquent plus coûteuse.

Paramètres de régulation du dégivrage « forcé »

Un fabricant de meubles frigorifiques renseigne les paramètres de réglage des meubles frigorifiques négatifs. On peut y retrouver des valeurs de réglage standards en fonction de la classe d’ambiance déterminée par EUROVENT, à savoir généralement pour une classe d’ambiance 3 (25°C, 60 % HR) :

Paramètre	Définition	Optimum énergétique
T₀	température d’évaporation [°C]	la plus faible possible
N/24h	le nombre de dégivrage par 24 heures [N/24 heures]	le plus faible possible
T_ter	la température en fin de dégivrage [°C]	la plus basse possible
t_d	la durée de dégivrage [min]	la plus faible possible
t_egout	le temps d’égouttage [min]	le plus faible possible
t_vent	le temps de retard pour redémarrer les ventilateurs [min]	–

Il est bien entendu que tous ces paramètres doivent trouver leur optimum énergétique suivant le type d’application, d’ambiance des zones de vente avoisinantes, …, tout en conservant la qualité du froid alimentaire.

Pour différents modèles de meubles frigorifiques et pour une température d’évaporation T₀ [°C],ces paramètres sont consignés dans le tableau ci-dessous.

Type de meuble négatif	Référence	Type de dégivrage	T₀[°C]	N/24 [N/24 heures]	T_ter[°C]	t_d[min]	t_egout[min]	t_vent[min]
Meuble mixte vertical 3L1	RVF3	électrique	-35	1	5	40	10	5
Meuble vertical vitré 3L1	RVF4	électrique	-35	1	15	30	10	5
Meuble vertical vitré 3L1	RVF4	gaz chaud	-35	1	10	10	5	5
Meuble vertical vitré 3M1	RVF4	électrique	-10	1	10	10	5	0
Meuble horizontal 3L1	IHF4	électrique et gaz chaud	-35	2	5	45	–	–
Meuble horizontal 3L3	IHF4	électrique	-10	2	10	45	–	–
Source : Costan (Sabcobel)

Il est donc nécessaire de s’assurer que ces consignes soient respectées.

Pré-programmation des dégivrages

Lorsque le magasin est composé d’un nombre impressionnant de meubles linéaires (cas des super et hypermarchés), la programmation des temps de dégivrage doit être décalée dans le temps sachant que l’appel de puissance électrique des compresseurs, pour redescendre les températures des meubles à leur valeur nominale, peut être important. La possibilité de mettre en réseau les régulateurs individuels de chaque meuble avec un superviseur (GTC : Gestion Technique Centralisée), facilite la tâche des gestionnaires techniques des magasins.

La programmation d’un décalage des démarrages des dégivrages dans le temps permet de maîtriser les pointes de courant responsables des pointes quart-horaire excessives alourdissant la facture électrique.

Les meubles frigorifiques positifs

Meuble convection naturel positif (vitrine) et meuble ouvert vertical positif avec rideau d’air en convection forcée.

Pour les applications en froid positif, le « dégivrage naturel » suffit dans la plupart des cas.

À noter qu’en option il est toujours possible de placer des résistances de dégivrage, mais ce serait prêcher contre sa chapelle puisqu’il est possible de s’en passer. Il faut compter de l’ordre de 60 à 70 W/ml pour des résistances électriques simples.

Paramètres de régulation du dégivrage « naturel »

Le principal paramètre de ce type de dégivrage est la durée de dégivrage t_d [min]. Les fabricants par défaut programment des temps de dégivrage maximum de l’ordre de 40 à 45 minutes. Il est nécessaire de choisir une régulation qui permette de réduire les temps de dégivrage en fonction de la classe d’ambiance. Dans la réalité, c’est au cas par cas et suivant le climat interne que va dépendre le temps de dégivrage.

Dans l’absolu, le dégivrage « naturel » est intéressant puisque pendant cette phase :

la production de froid est interrompue;
il n’y a pas de consommation électrique de dégivrage proprement dite.

Pré-programmation des dégivrages

Le même type de programmation décalée que pour les meubles de froid négatif en centralisant toutes les demandes de dégivrage au niveau d’une gestion technique centralisée (GTC) est aussi possible pour les meubles frigorifiques positifs.

Source : Delhaize Mutsaart.

Ici, on visera l’interruption de ou d’une partie de la production de froid couplée avec :

l’arrêt des circulateurs sur une boucle caloporteur. On privilégiera l’arrêt des circulateurs individuels des meubles frigorifiques plutôt que l’arrêt du ou des circulateurs centraux (on parlera alors de pompe de circulation) afin d’espacer dans le temps les dégivrages individuels et, par conséquent, les pointes d’appel de puissance électrique à la fin d’un dégivrage programmé central.

Boucle monotube : arrêt individuel des circulateurs de meuble.

la fermeture de l’alimentation d’une vanne en amont du détendeur.

Boucle caloporteur : fermeture individuelle des vannes d’alimentation des évaporateurs de meubles.

Détente directe : réglage individuel des détendeurs des meubles frigorifiques.

La programmation d’un décalage des démarrages des dégivrages dans le temps permet de maîtriser les pointes de courant responsable des pointes quart-horaire excessives alourdissant la facture électrique.

Exemple.

Le cas d’un hypermarché où la facture d’électricité risque d’être salée de par le non-décalage des débuts de dégivrage sur 150 m de meubles linéaires positifs.

Période d’enregistrement sur 24 heures.

En analysant de plus près, on se rend compte que l’appel de puissance de la journée 430 KW a été enregistré comme pointe quart-horaire à 07h30; ce qui signifie que la facture électrique intégrera cette valeur comme pointe quart-horaire mensuelle. On aurait pu éviter cette pointe en décalant les périodes de dégivrage dans le temps.

Choisir le système de dégivrage de la machine frigorifique d’un meuble frigorifique

Les meubles frigorifiques fermés, mixtes ou ouverts négatifs

Meuble mixte négatif

Meuble fermé négatif

Meuble ouvert négatif à ventilation forcée

Le dégivrage « forcé » par les moyens courants tel que les résistances chauffantes ou par injection de gaz chaud côté circuit frigorifique est un mal nécessaire pour les meubles frigorifiques fermés, mixtes ou ouverts négatifs. En général, ce sont les mêmes techniques de dégivrage que les chambres frigorifiques qui leur sont appliquées.

À l’heure actuelle, sur la plupart des meubles de ce type, les équipements de dégivrage sont prévus en standard sous forme de résistances électriques.

La technique, par injection de gaz chaud à l’évaporateur nécessite une installation plus complexe et, par conséquent plus coûteuse.

Paramètres de régulation du dégivrage « forcé »

Paramètre	Définition	Optimum énergétique
T₀	température d’évaporation [°C]	la plus faible possible
N/24h	le nombre de dégivrage par 24 heures [N/24 heures]	le plus faible possible
T_ter	la température en fin de dégivrage [°C]	la plus basse possible
t_d	la durée de dégivrage [min]	la plus faible possible
t_egout	le temps d’égouttage [min]	le plus faible possible
t_vent	le temps de retard pour redémarrer les ventilateurs [min]	–

Pour différents modèles de meubles frigorifiques et pour une température d’évaporation T₀ [°C],ces paramètres sont consignés dans le tableau ci-dessous.

Type de meuble négatif	Référence	Type de dégivrage	T₀[°C]	N/24 [N/24 heures]	T_ter[°C]	t_d[min]	t_egout[min]	t_vent[min]
Meuble mixte vertical 3L1	RVF3	électrique	-35	1	5	40	10	5
Meuble vertical vitré 3L1	RVF4	électrique	-35	1	15	30	10	5
Meuble vertical vitré 3L1	RVF4	gaz chaud	-35	1	10	10	5	5
Meuble vertical vitré 3M1	RVF4	électrique	-10	1	10	10	5	0
Meuble horizontal 3L1	IHF4	électrique et gaz chaud	-35	2	5	45	–	–
Meuble horizontal 3L3	IHF4	électrique	-10	2	10	45	–	–
Source : Costan (Sabcobel).

Le choix du type de dégivrage (électrique ou gaz chaud) a de l’importance dans le sens où, énergétiquement parlant, l’injection de gaz chaud semble intéressante.

Avantages

Temps de dégivrage plus court;
Température de dégivrage plus faible;
Énergie consommée par le compresseur 3 fois plus faible (pour un COP de 3) qu’une résistance électrique directe;

Inconvénients

Investissement.

Pré-programmation des dégivrages

Les meubles frigorifiques positifs

Meuble convection naturel positif (vitrine).

Meuble ouvert vertical positif avec rideau d’air en convection forcée.

Pour les applications en froid positif, il est possible de se passer du dégivrage « forcé » par résistance chauffante ou « injection de gaz chauds ». Le « dégivrage naturel » suffit dans la plupart des cas.

À noter qu’en option il est toujours possible de placer des résistances de dégivrage, mais ce serait prêcher contre sa chapelle puisqu’il est possible de s’en passer.Il faut compter de l’ordre de 60 à 70 W/ml pour des résistances électriques simples.

Paramètres de régulation du dégivrage « naturel »

Le principal paramètre de ce type de dégivrage est la durée de dégivrage t_d [min]. Les fabricants par défaut programme des temps dégivrage maximum de l’ordre de 40 à 45 minutes. Il est nécessaire de choisir une régulation qui permette de réduire les temps de dégivrage en fonction de la classe d’ambiance. Dans la réalité, c’est au cas par cas et suivant le climat interne que va dépendre le temps de dégivrage.

Dans l’absolu, le dégivrage « naturel » est intéressant puisque pendant cette phase :

la production de froid est interrompue;
il n’y a pas de consommation électrique de dégivrage proprement dite.

Pré-programmation des dégivrages

Source : Delhaize Mutsaart.

Ici, on visera l’interruption de ou d’une partie de la production de froid couplée avec :

L’arrêt des circulateurs sur une boucle caloporteur. On privilégiera l’arrêt des circulateurs individuels des meubles frigorifiques plutôt que l’arrêt du ou des circulateurs centraux (on parlera alors de pompe de circulation) afin d’espacer dans le temps les dégivrages individuels et, par conséquent, les pointes d’appel de puissance électrique à la fin d’un dégivrage programmé central.

Boucle monotube : arrêt individuel des circulateurs de meuble.

La fermeture de l’alimentation d’une vanne en amont du détendeur.

Boucle caloporteuse : fermeture individuelle des vannes d’alimentation des évaporateurs de meubles.

Détente directe : réglage individuel des détendeurs des meubles frigorifiques.

Exemple.

Le cas d’un hypermarché où la facture d’électricité risque d’être salée de par le non-décalage des débuts de dégivrage sur 150 m de meubles linéaires positifs.

Période d’enregistrement sur 24 heures.

En analysant de plus près, on se rend compte que l’appel de puissance de la journée 430 KW a été enregistré comme pointe quart-horaire à 07h30; ce qui signifie que la facture électrique intègrera cette valeur comme pointe quart-horaire mensuelle. On aurait pu éviter cette pointe en décalant les périodes de dégivrage dans le temps.

Posted By : Energie-Plus 29 Nov, 2016

Évaluer l’efficacité énergétique de la stérilisation

Évaluer l'efficacité énergétique de la stérilisation

Isolation des parois

Sur les pertes des parois

En stérilisation, l’isolation des parois revêt toute son importance. En effet, pendant toute une journée d’exploitation, les équipements sont portés à haute température. C’est le cas des parois du générateur, de la distribution et de la double enveloppe où les températures avoisinent les 134 [°C]. À ces températures, sans isolation, les déperditions thermiques sont importantes.

Si on reprend les valeurs de la fiche technique d’un constructeur, les déperditions estimées sont :

Fiche technique du constructeur
Équipement		Type	Unité	Consommation/cycle
Générateur de vapeur	Entrée	eau osmosée	litres	13
	Entrée	électricité	kWh	8,6
	Sortie	pertes des parois	kW	0,8
Distribution	Sortie	pertes des conduites	kW	faibles
Autoclave	Sortie	pertes des parois de la double enveloppe	kW	2,1
Autoclave	Sortie	pertes des parois des portes de la chambre	kW/porte	fermée : 0,5 ouverte : 1,4
Pompe à vide	Entrée	eau adoucie	litres	216
	Entrée	électricité du moteur de pompe	kW	2,2
	Sortie	condensat	litres	229

L’efficacité énergétique d’une isolation peut être évaluée et comparée aux valeurs de la fiche technique du constructeur.

Exemple.

Soit un stérilisateur de section carrée de l’ordre de 400 [L] en contenance d’eau. La surface de l’enveloppe extérieure peut être évaluée à partir de ses dimensions:

côté = 1 [m]; Profondeur = 1,2 [m].

La surface de l’enveloppe est de 1 x 4 x 1,2 = 4,8 m².

Lorsqu’on isole, on prend de la laine minérale dont la conductivité thermique λ est de 0,04 [W/m.K].

On prend les hypothèses suivantes :

La vapeur à l’intérieur des équipements est à une température de 134 [°C].

La paroi extérieure de la double enveloppe est en inox et a une conductivité thermique λ de 25 [W/m.K]; on peut donc considérer que la température à l’extérieur de la double enveloppe est de l’ordre de 134 [°C].

La température à ne pas dépasser pour l’électronique de régulation est de 28 [°C].

La température de contact ne peut dépasser 60 [°C].

Le coefficient thermique d’échange superficiel est de 10 [W/m².K]. Cependant, il peut varier suivant la présence d’une ventilation forcée ou pas, équivalant à prendre plutôt une valeur de 23 [W/m².K].

Sur cette base, on peut calculer :

L’épaisseur d’isolation nécessaire pour ne pas provoquer de brûlure (critère principal des constructeurs).

La déperdition résultant de l’isolation des parois.

Calculs

Pour évaluer ces paramètres.

En faisant varier l’épaisseur de l’isolant, on obtient les résulats suivants :

Pour un coefficient thermique d’échange superficiel de 10 [W/m².K] (sans ventilation forcée) :

Le 1^er [cm] d’isolation de la cuve du stérilisateur diminue les déperditions d’un facteur 3,5; ce qui est énorme. Les centimètres supplémentaires ne servent qu’à réduire la température de contact des parois afin de circonscrire les risques de brûlure en ne diminuant plus beaucoup les déperditions. La difficulté d’isolation d’une cuve de stérilisation réside dans sa complexité de conception; à savoir que les nombreuses connections de la cuve avec le reste du système constituent autant de points faibles d’isolation.

La rentabilité d’isolation dépendra donc essentiellement du surcoût de l’isolation supplémentaire.

Pour une épaisseur d’isolant de 3 cm (comme annoncé par le constructeur), le calcul donne 600 [W] de déperdition.

Pour un coefficient thermique d’échange superficiel de 23 [W/m².K] (avec ventilation forcée) :

Sur le graphique précédent, on voit que le coefficient thermique d’échange superficiel peut faire varier les déperditions et les températures de paroi de manière importante. Les pertes thermiques sont plus importantes.

En comparant les valeurs annoncées par le constructeur et celles calculées on se rend compte qu’il y a une certaine divergence. En effet pour une épaisseur de 5 cm d’isolant et sans ventilation forcée (pour un coefficient thermique d’échange superficiel de 10 [W/m².K]) :

le calcul donne 529 [W],
le constructeur avance 2 100 [W].

Les 1 500 [W] de différence seraient-ils dus à la distribution ou le calcul a-t-il été effectué avec une épaisseur d’isolant de 1 cm?

Sur la production de condensats

Les déperditions à travers les parois se traduisent aussi par la formation de condensats. En effet, de par l’échange de chaleur entre les parois et l’ambiance, la vapeur compense ces pertes en cédant de l’énergie de condensation. Les condensats qui en découlent sont encore chauds mais ont perdu les 4/5^ème de l’énergie initiale contenue dans la vapeur.

Il est certain que plus on isole, moins de condensats seront formés et moins d’énergie perdue à l’égout.

Exemple.

Soit le même stérilisateur que dans l’exemple précédent.

Pour épaisseur d’isolant de 1 et 5 [cm] on calcule les déperditions :

Calculs

Pour évaluer ces paramètres.

Déperditions au travers des parois de la cuve
Épaisseur [cm]	Déperditions [W]	Énergie annuelle perdue [kWh/an]	Coûts annuels [€/an]
1	1 457	1,454 x 4 000 = 5 816	640
5	378	0,377 x 4 000 = 1 508	166

La chaleur libérée par la condensation de la vapeur est :

Q_condensation = h »_{vapeur à 3 bar 134°C} – h’_{eau à 134°C} = 2 727 [kJ/kg] – 561 [kJ/kg]

Q_condensation = 2 166 [kJ/kg]

Sur base de 4 000 [h] de fonctionnement par an, la quantité de condensats est déterminée comme suit :

m_condensats= Déperditions x durée x 3 600 / Q_condensation

La chaleur résiduelle dans les condensats est de :

Q_{résiduelle_cond} = m_condensatsx h’_{eau à 134°C} / 3 600

On obtient les résultats suivants :

Déperditions annuelles au travers des parois de la cuve
Épaisseur [cm]	Condensats formés [kg]	Chaleur résiduel [kWh/an]	Coûts [€/an] avec 0,11 [€/kWh]
1	9 600	9 666 x 561 / 3 600 = 1 506 [kWh]	166
5	2 400	2 506 x 561 / 3 600 = 390 [kWh]	43

Conclusion

L’isolation des parois a plus d’impact sur les déperditions à travers les parois que sur l’énergie que l’on pourrait retirer des condensats.

Récupération de l’énergie des condensats

Après avoir isoler les équipements de manière optimale, l’énergie résiduelle contenue dans les condensats est-elle valorisable ?
Avant toute chose, il faut distinguer deux types de condensats :

Les condensats propres de la distribution et de la double enveloppe qui ne sont pas contaminés car ils n’ont pas transité par la chambre de stérilisation.

Les condensats contaminés évacués par la pompe à vide de la chambre de stérilisation.

Certains constructeurs prévoient de récupérer les condensats de la distribution et de la double enveloppe par gravitation en plaçant le générateur sous la double enveloppe. Cette manière de procéder est intéressante car la chaleur résiduelle des condensats produits participe positivement dans le bilan en réduisant l’énergie électrique nécessaire à la production de vapeur.

Quant aux condensats issus de la chambre de stérilisation, pas de chance, ils sont mélangés à un grand débit d’eau froide dans l’anneau liquide de la pompe à vide; ce qui signifie que l’énergie résiduelle que l’on pourrait encore tirer de l’effluent de sortie de la pompe à vide n’est pas valorisable.

Théories

L’étude approfondie sur le bilan énergétique, montre qu’une partie non négligeable de l’énergie initiale de la vapeur produite dans le générateur se retrouve sont forme de condensats issus de la pompe à vide (de l’ordre de 50 à 64 %).

Le hic, c’est que l’enthalpie du mélange des condensats et de l’eau de l’anneau liquide est faible (de l’ordre de 150 [kJ/kg] ou même moins). En d’autres termes l’énergie de la vapeur initiale s’est totalement dégradée :

h »_{vapeur à 3 bar 134°C} = 2 727 [kJ/kg]

h’_{eau à 134°C} = 561 [kJ/kg]

h’_{eau sortie de pompe} = 150 [kJ/kg]

Le rapport énergétique est de l’ordre de 18; ce qui montre bien que l’énergie contenue dans l’eau de sortie de la pompe à vide n’est pas récupérable. Cette perte d’énergie est principalement liée aux impératifs de fonctionnement de la pompe à vide qui exige des températures faibles d’eau de service pour des vides poussés.

Donc le schéma idéal ci-dessus serait bien trop coûteux à réaliser pour le peu de bénéfice à en retirer.

Récupération sur les débits d’appoint d’eau de la pompe à vide

On pourrait croire qu’il vaut mieux ne rien faire. Pas du tout !

On peut diminuer la consommation d’eau qui alimente l’anneau liquide de la pompe à vide.

Gestion du débit d’eau de la pompe à vide

Vu la nécessité de disposer d’un débit d’eau important à basse température au niveau de l’alimentation de la pompe à vide pour obtenir un vide poussé, plusieurs systèmes ont été envisagés, tout en gardant le même débit dans la pompe, de manière à réduire le débit d’appoint d’eau brute adoucie.

On parlera ici de l’évaluation de l’efficacité,

des circuits semi-ouverts,
des circuits fermés.

Circuits semi-ouverts

Théories

Pour en savoir plus sur le calcul de la quantité d’eau d’appoint dans le circuit semi ouvert.

L’évaluation théorique de ce système donne une réduction de l’ordre de 30 % :

de la consommation d’eau de service,
des pertes d’énergie par rejet à l’égout.

Circuits semi-ouverts

Théories

Pour en savoir plus sur le calcul de la quantité d’eau d’appoint dans le circuit fermé.

L’évaluation théorique de ce système donne une réduction de l’appoint d’eau de l’anneau liquide de la pompe à vide élevée. Il est risqué de donner une valeur précise de réduction sachant que les cycles de fonctionnement de la pompe à vide sont particulièrement fluctuants en température. En effet :

En début de phase de prise de vide, les températures risquent d’être élevées. À cet instant, le risque que l’échangeur ne soit plus suffisant est présent; ce qui signifie qu’il faut un appoint d’eau brute.

En fin de phase, les températures redeviennent normales puisqu’il n’y a pratiquement plus de vapeur ni de condensats à évacuer (l’échangeur suffisant à refroidir l’eau de l’anneau liquide).

Certains constructeurs annoncent 75 % de réduction de consommation d’eau.

Posted By : Energie-Plus 27 Oct, 2016

Mesurer l’éblouissement

Mesurer l'éblouissement

Introduction

Deux métriques décrivant l’éblouissement dû à la lumière naturelle sont utilisées couramment et inclues dans certains outils de conception. Ce sont le Daylight Glare Index (DGI) et le Daylight Glare Probability (DGP).

Le DGI décrit la sensation d’éblouissement sur une échelle alors que le DGP décrit la probabilité qu’une personne soit gênée par un éblouissement provenant de la lumière naturelle.

Cette dernière métrique fût développée sous des conditions de lumière naturelle et a montré dans plusieurs cas qu’elle est mieux corrélée avec la perception d’éblouissement dû à la lumière naturelle que le DGI.

L’ensemble du contenu de cette page provient du rapport « Energy audit et inspection procedures » réalisé lors de la sous-tâche C de la tâche 50 de l’AIE (Agence Internationale de l’Énergie). Pour plus d’information, le rapport complet des méthodes d’audit et procédure d’inspection peut être téléchargé ici en français.

Le Daylight Glare Probability (DGP)

Le Daylight Glare Probability (DGP) est une approche pour prédire l’éblouissement d’inconfort pour des environnements de type locaux de bureaux.

Le DGP est un indice d’éblouissement, qui utilise l’éclairement vertical de l’œil (de manière à considérer un effet de saturation de l’œil) ainsi que les sources individuelles de haute luminance (telles que le soleil et ses réflexions spéculaires) pour estimer la proportion de personnes insatisfaites. Des simulations basées sur les données climatiques ou des procédures de calcul simplifié du DGP permettent d’évaluer la fréquence d’occurrence de situations éblouissantes. Ceci permet d’évaluer le comportement annuel de l’environnement visuel.

L’équation du DGP est une formule empirique connectant des quantités physiques directement mesurables (luminance des sources, éclairement vertical au droit de l’œil, ange solide formé par la source éblouissante, luminance de l’arrière-fond, etc.) avec l’éblouissement ressenti par les sujets. Les variables importantes sont :

L’éclairement vertical au niveau de l’œil : cette valeur joue un rôle majeur dans l’expérimentation de l’éblouissement des places de travail éclairées naturellement. De plus, cette valeur est aussi utilisée de manière à tenir compte de l’adaptation de l’œil au niveau d’éclairement ambiant.
La luminance de la source d’éblouissement. Dans le cas de fenêtres : la luminance du ciel vu au travers de la fenêtre (plus la source ou le ciel est brillant, plus l’index est haut).
L’angle solide sous-tendu par la source. Dans le cas de fenêtres : la taille apparente de la surface de ciel visible depuis l’œil de l’observateur (plus la surface est grande, plus l’indice est haut).
La position angulaire de la source par rapport à la ligne de vue de l’observateur. Dans le cas de fenêtres : la position du ciel visible dans le champ de vision (plus il est loin de la direction centrale de vision, plus l’indice est petit).

DGP = 5,87.10^-5 x E_v + 9,18.10^-2 x log( 1 + ∑_i[ (L_s,i² x ω_s,i) / (E_v^1,87 x P_i²) ] ) + 0,16

Avec :

E_v: l’éclairement vertical de l’œil [lux]
L_s: la luminance de la source [cd/m²]
i : le nombre de sources éblouissantes
P : l’indice de position [-]
ω_s : l’angle solide de la source [-]

Le DGP peut être appliqué à tout espace intérieur éclairé naturellement et dans lequel les tâches sont comparables à des tâches de bureau. Dans le cas de positions de travail multiples, la position la plus défavorable en termes d’éblouissement devrait être investiguée. Ces positions sont habituellement proches de la façade et/ou là où on peut s’attendre à une vue directe vers le soleil, lorsqu’il se trouve bas sur l’horizon.

De manière à éviter l’éblouissement d’inconfort pour des espaces de type bureaux, le DGP (Daylight Glare Probability) pour la direction de vision principale ne devrait pas excéder une valeur de 0.45 durant 5% du temps d’occupation. Le Tableau suivant résume les catégories de valeur du DGP.

Critères d’éblouissement	Daylight Glare Probability
L’éblouissement est le plus souvent non perçu	DGP ≤ 0,35
L’éblouissement est perçu mais le plus souvent non dérangeant	0,35 < DGP ≤ 0,40
L’éblouissement est perçu et souvent dérangeant	0,40 < DGP ≤ 0,45
L’éblouissement est perçu et souvent intolérable	0,45 < DGP

Une autre possibilité est d’utiliser une valeur seuil (DGPt) pour différents niveaux de protection de l’éblouissement.

Recommandation pour un niveau de protection à l’éblouissement	DGPt	Maximum d’excédant permis durant le temps d’usage de référence
Minimum	0,45	5 %
Moyen	0,40	5 %
Élevé	0,35	5 %

La sensibilité à l’éblouissement augmente avec l’âge. De plus, la variation de perception de l’éblouissement entre personnes est large. Le DGP ne devrait pas être appliqué aux situations pour lesquelles on soupçonne que l’éclairement vertical n’est pas un bon, indicateur de la perception d’éblouissement. Ces situations incluent ; une tâche positionnée loin de la fenêtre, les surfaces de vente des magasins, des halls sportifs et des espaces profonds et sombres avec des très petites fenêtres.

Le Daylight Glare Index (DGI)

Le Daylight Glare Index DGI (ou équation d’éblouissement de Cornell) est une version modifiée du « British glare index BGI », pour prédire l’éblouissement venant des fenêtres. L’équation est exprimée comme suit :

DGI = 10 log( 0,48 x ∑_i [ (L_s^1,6 x Ω_s^0,8) / (L_b + 0,07 x ω_wi^0,5 x L_wi) ] )

Avec

L_s : la luminance de source(s) d’éblouissement [cd/m²]
L_b : la luminance de l’arrière-plan [cd/m²]
L_w : la luminance moyenne pondérée de la fenêtre, en fonction de la surface relative du ciel, des obstructions et du sol [cd/m²]
i : le nombre de sources éblouissantes
Ω_s : l’angle solide sous-tendu par la fenêtre [sr]
ω_s : l’angle solide sous-tendu par la source d’éblouissement, modifié par la position de la source en considérant le champ visuel et l’indice de position de Guth [sr].

Le DGI exprime la magnitude d’éblouissement et sa valeur est définie comme :

Critères d’éblouissement	Daylight Glare Index
Juste imperceptible	16
Juste acceptable	20
Juste inconfortable	24
Juste intolérable	28

Le DGI a été développé dans des conditions d’éclairage électrique et son applicabilité pour des sources d’éblouissement dispersées de même que pour des sources d’éblouissement de grande superficie n’est pas claire. Il ne tient pas non plus compte d’un effet de saturation de l’œil.

Posted By : Energie-Plus 18 Oct, 2016

Simuler l’éclairage

Introduction

Les méthodes et outils pour la rénovation de l’éclairage des bâtiments devraient rencontrer les besoins des architectes et des concepteurs d’éclairage, qui sont focalisés sur des « solutions d’éclairage » ; ils devraient également satisfaire ceux des ingénieurs en service des bâtiments, qui sont centrés sur « la résolution de problèmes ». Les deux approches devraient contribuer de manière efficace à :

Donner du support aux utilisateurs concernant la description du projet de rénovation de l’éclairage ;
Permettre des évaluations de performance de solutions alternatives de rénovation ;
Promouvoir le choix des solutions de rénovation optimales ;
Utiliser les métriques appropriées à l’évaluation des performances énergétiques et d’éclairage, et de confort visuel.

Le nombre de méthodes simplifiées et d’outils de simulation avancés permettant l’évaluation de métriques d’évaluation de l’éclairage et du confort visuel est actuellement élevé. Certaines d’entre elles peuvent être appliquées à la fois à l’éclairage naturel et électrique, permettant une approche intégrée pour les procédures de rénovation en matière d’éclairage. Certaines méthodes permettent l’évaluation de performances énergétiques annuelles et en éclairage de projets de rénovation de grands bâtiments, sur un simple PC.

Nous distinguons ci-après quatre types d’outils :

Les outils de diagnostic globaux;
Les outils de DAO (dessin assisté par ordinateur) et CAO (conception assistée par ordinateur);
Les outils de visualisation;
Les outils de simulation.

L’ensemble du contenu de cette page provient du rapport « Methods and tools for lighting retrofits : State of the art review » réalisé lors de la sous-tâche C de la tâche 50 de l’AIE (Agence Internationale de l’Énergie). Pour plus d’information, le rapport complet d’analyse des méthodes et outils pour la rénovation de l’éclairage des bâtiments peut être téléchargé ici en français.

Les outils de diagnostic globaux

Voici une liste (non exhaustive) d’outils de diagnostic globaux pour la rénovation :

EPIQR+

EPIQR+ est la dernière version d’un software basé sur la méthode EPIQR développée entre 1996 et 1998 dans le contexte du programme Européen de recherche Joule II et soutenu par l’Office Fédéral Suisse pour l’éducation et la Science.

L’objectif de cet outil est d’aider les experts à réaliser un diagnostic systématique d’un bâtiment existant en vue d’estimer son état de dégradation et d’élaborer différents scénarios de rénovation. Les outputs de l’outil incluent une liste de travaux et d’actions ainsi que leurs coûts associés et leurs effets sur la consommation énergétique du bâtiment.

Le logiciel permet :

D’établir un enregistrement complet des informations permettant de décrire l’état général du bâtiment à rénover.
D’élaborer un diagnostic des conditions physiques et fonctionnelles du bâtiment.
De déterminer en détail la nature des travaux requis.
D’estimer le pourcentage probable de rénovation du bâtiment (± 15%).
D’optimiser la consommation énergétique du bâtiment, après rénovation.
De prendre les mesures nécessaires de manière à corriger les désordres relatifs à la mauvaise qualité de l’air et le confort intérieur.
De comparer les différents scénarios d’intervention tout en prenant en compte l’âge des éléments du bâtiment et l’évaluation des coûts en fonction du planning des travaux (planning d’investissement).
D’explorer les possibilités d’augmentation de la valeur d’utilisation du bâtiment (après rénovation).

Le principe est de faire une inspection complète du bâtiment, en suivant un chemin systématique, qui permet d’en réviser son entièreté (observations visuelles sans échantillon destructif ou consultation de spécialiste).

À la fin du processus, EPIQR+ donne une vue d’ensemble du statut du bâtiment et offre la possibilité de faire évaluer l’impact de divers scénarios de rénovation. Le coût et la performance énergétique de chaque scénario permet à l’utilisateur de prendre une décision justifiée sur le processus de rénovation.

Site internet de référence : www.epiqrplus.ch

LOTSE ENERGIEEFFIZIENTE INNENBELEUCHTUNG (Guide à l’efficacité énergétique de l’éclairage intérieur)

Avec son interface conviviale et facile à comprendre, le « Guide à l’efficacité énergétique de l’éclairage intérieur » fournit principalement des pistes d’information sur la rénovation énergétique efficace des systèmes d’éclairage. Les informations données dépendent du groupe cible sélectionné et sont organisées selon les phases d’un processus de rénovation. Une estimation grossière des potentiels d’économie d’énergie et de CO₂ sont également fournies.

L’information est organisée en blocs que l’on doit sélectionner, structurés selon les phases d’un projet de rénovation typique : analyse de l’état actuel, planning, financement, approvisionnement et maintenance. Le nombre, contenu et niveau de détail de ces différents blocs dépend du groupe cible, qui doit être sélectionné par l’utilisateur lors de la première étape.

Ensuite, avant d’entrer dans la section informative, il existe une option d’évaluation rapide. Sur base d’une procédure très simplifiée de calcul, une estimation des potentiels de gains énergétiques est donnée, dépendant des inputs suivants : type de bâtiment (bureau, stock ou production), taille du bâtiment, âge du système d’éclairage, coûts électriques et nombre d’heures d’opération annuelles.

Site internet de référence : www.lotse-innenbeleuchtung.de

OPTOMIZER

OptoMizer fournit les outils nécessaires pour effectuer un audit d’éclairage complet, précis et détaillé. Le logiciel gère un nombre illimité de projets et d’audits, de locaux et de prix. Il gère aussi un nombre illimité de configurations de luminaire, de calendriers d’occupation et de données détaillées afin de permettre un audit, espace par espace.

Un suivi détaillé des subventions est inclus afin de permettre aux utilisateurs de profiter au mieux de celles-ci et d’encourager au maximum les économies d’énergie.

OptoMizer permet d’envisager toutes les techniques d’éclairage nécessaires et permet d’analyser les possibilités d’économie d’énergie en détail en tenant compte de l’impact carbone et des coûts.

Une fois que l’audit initial a été réalisé et que les données ont été collectées dans OptoMizer, le concepteur d’éclairage peut préserver son audit original comme audit de type « modèle » et cloner l’audit entier en un audit « construction ». Comme le projet de rénovation réel prend place, les changements réalisés peuvent être intégrés dans l’audit « construction ». Cela permet au concepteur de réaliser des comparaisons simples entre l’audit « modèle » et « construction » une fois que le projet est terminé.

Site internet de référence : www.fdlabs.com

ReLight – un outil efficace pour une inspection in-situ des installations d’éclairage et l’identification du potentiel de rénovation

L’objectif de la nouvelle application reLight, pour appareils mobiles tels que les tablettes et les smartphones est de réaliser une inspection à vue et d’analyser plus facilement les systèmes d’éclairage existants.

Elle offre aussi d’autres fonctions de consultance en énergie, telles que des comparaisons de coûts.

Une évaluation du système d’éclairage existant est réalisée par comparaison visuelle et à partir d’une simple description qualitative des proportions du local et du type de façade. En quelques minutes, cela conduit non seulement à une analyse du système d’éclairage existant mais en même temps à des suggestions de rénovation appropriées, incluant un relevé séparé des coûts liés aux différentes propositions.

Site internet de référence : www.relightapp.de

Les outils de DAO et CAO

Voici une liste (non exhaustive) d’outils de dessin assisté par ordinateur (DAO) et/ou de conception assistée par ordinateur (CAO) :

3dsMaxDesign

Le software 3dsMax est développé par Autodesk et est un outil de conception 3D complet. Depuis 2009, Autodesk propose également 3dsMAxDesign. Les deux softwares partagent la même technologie et ont les mêmes fonctionnalités clés. Cependant, alors que 3dsMax est principalement utilisé par des développeurs de jeux vidéo, 3dsMAxDesign est plus adapté aux architectes, concepteurs et ingénieurs. Il permet de réaliser des simulations précises de l’éclairage naturel et artificiel, en conditions statiques, sous ciel CIE couvert ou clair. L’intégration du modèle de ciel de Perez dans le logiciel permet aussi à l’utilisateur d’évaluer son modèle sur base du fichier météo du lieu considéré (simulations dynamiques). On peut également réaliser des animations à partir des images de visualisations créées par ces simulations.

Pour les simulations dynamiques, 3dsMaxDesign utilise le même fichier météo que celui employé par le logiciel EnergyPlus (fichier .epw). Ces fichiers météos sont disponibles (sur le site web du Département de l’Énergie des USA) pour plus de 1000 localisations aux USA et plus de 1000 localisations dans 100 autres pays. Il permet au software de modéliser les conditions d’éclairage naturel pour chaque heure de l’année.

3dsMaxDesign est un outil destiné à être utilisé lorsque le projet est déjà à un stade avancé de la conception car cela peut prendre assez de temps de créer le modèle géométrique précis, d’introduire les informations concernant les matériaux utilisés et de définir le type de ciel considéré. Les utilisateurs doivent suivre un processus bien défini en vue de calculer des valeurs précises.

L’usage de 3dsMaxDesign devrait être réservé à des spécialistes en éclairage car les résultats obtenus devraient être analysés avec un œil critique. En effet, on trouve certains bugs dans le software qui conduisent parfois à des résultats très surprenants (c.-à-d. des valeurs de FLJ plus hautes que 100 % dans 3dsMaxDesign 2013).

Site internet de référence : www.autodesk.com

AUTODESK AutoCAD

AutoCAD permet de développer des dessins vectoriels en 2D ou en 3D et de créer des visualisations 3D. Des rendus de haute qualité peuvent être créés avec la suite AutoCAD.

En fournissant un espace de mise en page connecté à l’espace du modèle, le software est utilisable pour la création de présentations. Il est possible d’améliorer la modélisation sous forme de plan (ajouter la géolocalisation, extraire des isolignes) ou les capacités de design d’AutoCAD en 3D (formes libres) grâce à des plugins additionnels. Il est aussi possible de connecter le workflow entre un ordinateur de bureau, le cloud et des solutions mobiles.

AutoCAD a été développé pour être utilisé à tous les stades de conception du bâtiment ; de l’esquisse et l’avant-projet à la modélisation avancée en 3D ou au plan d’exécution.

Il est utilisé par les architectes, les ingénieurs et les concepteurs aussi bien pour produire des dessins techniques que pour développer une visualisation du bâtiment et des rendus.

Les principaux bénéfices sont le développement et la présentation de dessins techniques et d’exécution 2D ainsi que le développement de modèles 3D de niveau de complexité moyen. Il existe une grande variété des librairies CAO/DAO disponibles sur le Web et contenant des objets et des éléments de construction pouvant être inclus dans le software.

Site internet de référence : www.autodesk.com

Rhinoceros

Rhino permet de modéliser toute sorte de forme, du dessin 2D simple à la forme 3D la plus complexe.

L’interface de Rhino est simple et intuitive et permet une visualisation contemporaine ainsi que le contrôle de vues en plans, en élévation et en perspectives.

Chaque vue peut être translatée, tournée et zoomée de manière indépendante des autres.

Rhino peut être utilisé à toutes les étapes de conception du projet, se prêtant aussi bien à créer un prototypage rapide 3D pour un premier essai qu’à développer des modèles 3D très précis, destinés à la production industrielle. Le software est destiné aux architectes, designers et ingénieurs en architecture et en construction et est approprié pour le design industriel.

Les fabricants d’appareils domestiques et de bureau, de mobilier, d’appareil médical et d’équipement de sport, de chaussures et de bijoux utilisent Rhino pour créer des formes libres.

La force de Rhino réside en sa capacité à créer des formes libres complexes. Les outils inclus permettent d’extraire des informations détaillées concernant la géométrie et d’analyser et de valider les surfaces créées.

Site internet de référence : www.rhino3d.com

Sketchup

SketchUp est un outil de modélisation 3D simplet et très intuitif qui propose aussi des opérations avancées comme le calcul de superficie et de volume. Les modèles SketchUp peuvent aussi être compatibles avec des outils BIM puisque des étiquettes de schéma peuvent être attribuées aux groupes ou composants du modèle.

Il est aussi possible de créer des composants dynamiques. Les composants dynamiques sont des objets SketchUp qui ont été programmés de manière à se comporter intelligemment. Ces composants intelligents peuvent par exemple être réduits sans être déformés. Ces composants peuvent aussi être programmés de manière à bouger automatiquement ; il s’agit par exemple de portes qui s’ouvrent ou de panneaux solaires qui tournent automatiquement de manière à faire constamment face au soleil.

L’outil « SketchUp Match Photo » permet la création d’un modèle 3D sur base de photographies. Dans SketchUp, il est aussi possible de créer, optimiser et altérer le sol, en 3D.

SketchUp ne modélise pas la lumière naturelle mais son engin de modélisation en temps réel réalise des études précises d’ombrage sur le modèle. Une fois que la localisation du modèle est fixée, la position du soleil peut être déterminée et une étude de la pénétration solaire et/ou de l’efficacité des systèmes d’ombrage peut alors être réalisée.

La possibilité de modélisation de Sketchup en lien avec l’éclairage naturel est sa capacité d’étudier les ombres portées, en fonction de la localisation du bâtiment, de son fuseau horaire ainsi que de la date considérée.

Site internet de référence : www.sketchup.com

Les outils de visualisation

Dans leur pratique de tous les jours, les architectes et designers doivent souvent produire des images de leur propres projets, de manière à fixer leur design, convaincre leurs clients ou gagner une compétition.

Ces images montrent des scènes éclairées (scénarios de jour ou de nuit) incluant des sources de lumière, des couleurs, des textures, des surfaces brillantes etc., en essayant de produire des effets photo réalistes.

Parfois ces images sont produites sur base de photos existantes. Des softwares comme PhotoShop incluent des fonctionnalités spécifiques (effet d’éclairage) à cette fin.

Certains outils CAO contiennent aussi des fonctions spécifiques qui permettent de produire ces images à partir de modèles 3D.

Toutefois, une enquête réalisée dans le cadre de l’Agence Internationale de l’Énergie (AIE) a montré que certaines personnes font des confusions entre la visualisation et la simulation.

Ainsi, bien que les outils de visualisation jouent un rôle important comme base de discussion et peuvent être cruciaux pour montrer la distribution de lumière dans un local, ils ne remplacent en aucun cas les résultats donnés par les programmes de calcul de lumière.

Les outils de simulation

Voici une liste (non exhaustive) d’outils permettant la simulation de l’éclairage à l’intérieur d’un local :

DAYSIM

DAYSIM est un software d’analyse de l’éclairage naturel basé sur le logiciel RADIANCE qui modélise la quantité annuelle d’éclairage dans et autour des bâtiments. DAYSIM permet la modélisation de systèmes de façade statiques et dynamiques. L’utilisateur peut spécifier un système de contrôle de l’éclairage électrique du type d’un interrupteur on/off manuel, un détecteur de présence ou une cellule de gradation de la lumière en fonction des disponibilités de lumière naturelle.

DAYSIM est utilisé par les concepteurs, les architectes et les ingénieurs. Cependant, comme DAYSIM est basé sur RADIANCE, une connaissance minimale de RADIANCE est nécessaire de manière à choisir correctement les paramètres de simulations.

Les résultats de simulation sont les métriques dynamiques basées sur le climat telles que l’autonomie dynamique et l’UDI (Useful Daylight Illuminance), l’éblouissement annuel ainsi que les consommations annuelles d’éclairage électrique, sur base de la puissance électrique installée. DAYSIM permet aussi une définition des horaires d’occupation, des charges internes et du statut des protections solaires qui peuvent être couplées directement avec des engins de simulation thermique tels qu’EnergyPlus, eQuest et TRNSYS.

Daysim ne fournit aucun outil de rendu.

Site internet de référence : www.daysim.ning.com

DIALUX

DIALUX permet de calculer l’éclairement naturel, pour trois types de ciel, parmi lequel le ciel couvert CIE.

DIALUX peut être utilisé à toutes les étapes du projet mais comme il n’inclut qu’un outil de modélisation géométrique simple, il est mieux adapté au stade de l’avant-projet. DIALUX est principalement dédié aux concepteurs d’éclairage mais peut être également utilisé par des architectes.

Le modèle géométrique est réalisé dans le software mais on peut importer des fichiers .dwg ou .dxf pour servir de base au dessin.

Site internet de référence : www.dial.de

DIALUX Evo

DIALUX Evo est le nouveau software qui a été introduit en parallèle avec le software DIALUX et qui remplacera ce dernier dans le futur. DIALUX Evo est avant tout dédié au bâtiment.

L’utilisateur crée sa géométrie dans un espace virtuel. Ce peut être une simple pièce, un étage entier ou même un bâtiment entier ou plusieurs bâtiments situés dans un contexte urbain. Si un concepteur conçoit l’éclairage pour un bâtiment entier, il peut se positionner n’importe où dans ce bâtiment et voir le résultat de son plan.

DIALUX Evo permet des calculs d’éclairage électrique et d’éclairage naturel. On peut y modéliser un ciel clair, moyen et couvert. Les valeurs d’éclairement ainsi que le facteur de lumière du jour peuvent être calculées.

DIALUX Evo est moins intuitif que DIALUX et est probablement plus destiné aux concepteurs d’éclairage qu’aux architectes.

Site internet de référence : www.dial.de

DIAL+ Lighting

DIAL+ permet de soit lancer des simulations d’éclairage (RADIANCE) ou de calculer les charges de chauffage et de refroidissement à l’échelle d’un local.

Le module permet de produire des rapports qui incluent les résultats suivants :

Facteurs de lumière du jour
Autonomie dynamique diffuse (% et heures)
Autonomie pour Minergie-Éco (Suisse)
Valeurs d’éclairement en éclairage électrique
Consommation annuelle d’électricité d’éclairage (SIA 380/4, Minergie)
Diagramme solaire incluant les obstructions extérieures.
Etudes d’ombrage (facteur d’ensoleillement, fraction de ciel vu)
Le module de refroidissement donne accès aux modules suivants : Charges de refroidissement et de chauffage (EN 15251 EN 15255, EN 15265 and ISO 13791, SIA 382/1 SIA 382/2)
Débits d’air dus à la ventilation naturelle (Modèle de Cockroft)

Grâce à sa rapidité de simulation et sa simplicité, DIAL+ est particulièrement adapté à la réalisation d’études paramétriques, ce qui est très intéressant au stade de l’avant-projet. DIAL+ permet de prendre des décisions précoces à l’échelle du local et de les appliquer au reste du bâtiment. DIAL+ est une interface très intuitive qui traite de l’optimisation des charges énergétiques, à l’échelle du local.

L’interface a été conçue de manière à permettre à un utilisateur non expert de décrire facilement les paramètres des locaux. Il peut donc être utilisé par des architectes et des ingénieurs. Il est aussi bien adapté à des objectifs pédagogiques. Cependant, l’utilisation de toutes ses caractéristiques (éclairage et thermique) suppose que l’utilisateur a une connaissance minimale du comportement d’un bâtiment.

DIAL+ contient un modeler 3D simplifié qui permet de modéliser des locaux rectangulaires, en forme de L ou de trapèzes, ayant un toit plat, à simple ou double versant. Des objets opaques ou transparents peuvent être ajoutés à l’intérieur des locaux traités. Le temps moyen requis pour décrire tous les paramètres d’un local classique est de moins de 10 minutes.

Les résultats de simulation sont affichés sous forme de plans 2D et de graphes (FLJ, autonomie, éclairement, etc.) sur le plan de travail ou sur les murs.

Site internet de référence : www.diaplus.ch

DIVA-for-Rhino

DIVA pour Rhino permet à ses utilisateurs de réaliser une série d’évaluation de performance environnementale de bâtiments individuels ou de paysages urbains incluant des cartes de rayonnement solaire, des rendus photoréalistes, des métriques dynamiques en éclairage naturel, des analyses d’éblouissement ponctuel et annuel ainsi que des analyses des charges thermiques de modèles unizones.

Cet outil est destiné aux professionnels du secteur de la construction, tels que les architectes et les concepteurs “lumière” familiers avec les outils de conception par ordinateur. Les données sont principalement introduites grâce à l’interface de modélisation 3D Rhinoceros. Une connaissance de ce logiciel est donc essentielle. Un fichier climatique doit être introduit dans le logiciel et l’analyse de l’éclairage naturel peut ensuite être réalisée, selon une grille de mesures définie par l’utilisateur. Le calcul des différentes métriques ainsi que les rendus visuels peuvent alors être facilement réalisés au travers de l’interface DIVA. Il est cependant utile d’avoir des connaissances avancées de simulations en éclairage naturel car il est nécessaire de modéliser les surfaces de manières à ce qu’elles pointent dans la bonne direction, leur donner les propriété photométriques précises (facteur de réflexion, de transmission, etc), modéliser l’environnement (bâtiments et obstacles) qui affecterons les résultats, et sélectionner les bons paramètres de calcul pour Radiance.

Site internet de référence : www.solemma.net

FENER

Fener est utilisé pour comparer des scenarios en termes de climat, géométrie et systèmes de fenêtres, calculant des métriques dynamiques d’énergie, d’éclairage naturel et d’éblouissement. Les fonctions principales de l’outil sont les suivantes :

Interface conviviale : l’outil guide l’utilisateur dans son introduction de toutes les données requises pour faire tourner FENER. Trois modes différents sont possibles :
- Rapide : données prédéfinies de géométrie et conditions frontières.
- Avancé : permet une flexibilité dans la définition de la géométrie et des conditions frontières
- Expert : permet d’uploader des fichiers de configuration
Base de données : l’outil inclut une base de données à partir de laquelle des données de caractérisation (BSDF et donnée calorimétriques) relatives aux systèmes de fenêtres peuvent être sélectionnées. Des nouveaux systèmes peuvent être uploadés.
Stratégie de contrôle : permet à l’utilisateur de définir des stratégies de contrôle. L’utilisateur peut spécifier une matrice d’états de contrôle dépendant de l’occupation, de l’éclairement, de l’indice d’éblouissement, de la température et du rayonnement.

Autres caractéristiques

Fener peut être utilisé à partir de différents appareils portables
Il inclut une possibilité de visualisation interactive 3D de la géométrie.

L’objectif de cet outil est double :

Faciliter le développement de nouveaux produits de façade par les fabricants de composants de façade.
Quantifier les avantages de choisir l’un ou l’autre système de fenêtre par les architectes et les concepteurs de bâtiment dans les premières étapes de leurs projets.

L’outil n’inclut pas de possibilité de rendu d’éclairement intérieur.

Site internet de référence : www.fener-webport.ise.fraunhofer.de

GERONIMO

Geronimo est un software convivial pour les architectes et les concepteurs « lumière » conçu pour réaliser des simulations d’éclairage naturel pour des ciels clairs et couverts. Il permet aussi de visualiser l’impact de l’utilisation de systèmes de fenêtre complexes (CFS) sur l’éclairage naturel des bâtiments.

Le logiciel est destiné aux professionnels du secteur de la construction, tels que les architectes et les concepteurs « lumière » familiers avec les outils de conception par ordinateur. Trois modes d’analyse sont possibles dans GERONIMO : base, moyen, avancé. Le mode de base permet à tout utilisateur de produire un rendu et le mode avancé permet à un utilisateur spécialisé de contrôler les paramètres RADIANCE.

GERONIMO n’inclut pas de fonctionnalité de modélisation 3D; à la place, il fournit 6 typologies de bureau qui sont représentatives des configurations classiques.

Il est possible de travailler avec des modèles 3D personnalisés dans GERONIMO à condition de savoir comment créer un fichier de modélisation RADIANCE, qui peut ensuite être introduit dans GERONIMO.

GERONIMO ne réalise que des simulations d’éclairage naturel ; l’éclairage électrique n’est pas pris en compte.

GERONIMO permet des réaliser des rendus en « fausse couleur » de l’éclairement et de valeurs d’éclairement pondérées selon son impact circadien. Il permet de calculer le facteur de lumière du jour et affiche les résultats en niveaux de gris, en utilisant une échelle linéaire ou logarithmique. Il peut calculer les risques d’éblouissement et peut afficher différents indices d’éblouissement. Il contient un module de calcul de l’autonomie diffuse en éclairage naturel réalisé à partir d’un rendu simple sous un ciel couvert.

Site internet de référence : leso.epfl.ch

IES VE

« Virtual Environment » est une suite intégrée d’applications liées par une interface commune et un modèle simple d’intégration de données (IDM). Cela signifie que les données utilisées pour une des applications peuvent être utilisées par d’autres.

Les modèles proposés sont par exemple « ApacheSim » pour la simulation thermique, « Radiance » pour l’éclairage naturel et « SunCast » pour l’analyse des ombrages. L’application de modélisation géométrique 3D est « ModelIT ».

ModelIT permet à l’utilisateur de créer les modèles 3D requis par les autres composants au sein de la « Virtual environment ». ModelIT est conçu pour permettre d’intégrer les niveaux de complexité appropriés au modèle global.

A l’étape de pré-design ou lors de l’étude de faisabilité, des modèles basiques peuvent être générés à partir de croquis en utilisant une variété d’outils de modélisation simples, de manière à mener des évaluations préliminaires ou des études comparatives.

Similairement, en fin de processus de conception, les fichiers .dxf représentant précisément le bâtiment peuvent être importés dans ModelIT, de manière à servir de base pour une représentation 3D des espaces.

Le module d’interface pour RADIANCE, RadianceIES, est intégré dans « Virtual Environment ». Il existe deux types d’images créées par Radiance ; les rendus de luminances et d’éclairements. Un rendu d’éclairement peut être utilisé afin de regarder les valeurs en lux et de générer des iso contours en lux ou en Facteur de Lumière du Jour. Un rendu en luminance est utilisé pour évaluer des indices d’éblouissement ou en tant qu’image photo-réalistes. L’interface est conçue de manière à rendre la création d’images la plus facile possible, en se basant sur des hypothèses par défaut quand c’est possible.

Site internet de référence : www.iesve.com

Lightsolve

L’approche générale de Lightsolve est d’apporter une aide en éclairage naturel, dès le stade de l’avant-projet, au travers d’une visualisation interactive et pro-active, de manière à améliorer la performance du design en termes de performances annuelles. Les métriques évaluées dans Ligthsolve diffèrent de celles évaluées dans la plupart des outils de simulation en éclairage naturel de deux manières : elles sont orientées « objectif » et elles placent leur accent sur la variation de la performance de l’éclairage naturel au cours de l’année en utilisant les cartes temporelles.

Actuellement, 5 différents aspects peuvent être évalués dans Lightsolve :

Analyse d’éclairement sur base temporelle
Analyse de l’éblouissement sur base temporelle en fonction de la position de vision (basée sur le DGP)
Analyse perceptuelle du contraste
Analyse de variabilité (contraste au cours du temps)
Évaluation des effets non visuels (santé).

Un calcul de facteur de lumière du jour est également implémenté.

Lightsolve, actuellement sous forme de beta version, a été dévelopé par le LIPID (EPFL) à destination des académiques et pour des raisons de recherche. L’application est disponible gratuitement dans sa version actuelle et sans garantie pour les étudiants, les chercheurs et les praticiens intéressés par l’outil. Comme il n’a pas encore été totalement validé, il est principalement destiné à un usage académique, de manière à collecter le feedback des utilisateurs.

Lightsolve ne fournit pas de fonctionalité de modélisation 3D mais permet d’importer des fichiers waverfront et des fichiers SketchUp.

Grâce à son rendu rapide, il est possible de l’utilisateur pour naviguer librement dans le modèles 3D et d’avoir un premier feedkback visuel des conditions d’éclairage à différents moments du jour et de l’année.

Site internet de référence : www.lightsolve.epfl.ch

RADIANCE

RADIANCE est un outil sophistiqué d’analyse et de visualisation de la lumière.

À partir de modèles géométriques 3D, il calcule des résultats corrects physiquement et des rendus de haute qualité (luminance / éclairement sous forme de valeurs et d’images). Des représentations en « fausses-couleurs » ou sous forme d’iso-lignes permettent un affichage compréhensible des résultats.

RADIANCE est le programme de référence pour le calcul de la l’éclairage naturel. Les simulations peuvent être réalisées pour différents types de ciel (clair, uniforme ou couvert) ou pour un ciel quelconque défini en utilisant le modèle de Perez. Un plugin additionnel permet de modéliser les 15 nouveaux types de ciel CIE. Le modèle de Perez sert aussi de base pour les calculs annuels de l’éclairage naturel basé sur les données climatiques du lieu considéré.

Des outils supplémentaires permettant de calculer, par exemple, les indices d’éblouissement, sont également disponibles.

RADIANCE est utilisé par les concepteurs, architectes et ingénieurs pour prédire le niveau d’éclairement et l’apparence d’un espace, éclairés avec différents systèmes d’éclairage électrique et naturel, avant la construction. Les chercheurs l’utilisent aussi afin d’évaluer les nouveaux produits d’éclairage. Le software peut être utilisé à toute étape de la conception d’un bâtiment. Il permet de modéliser une grande variété de géométries spatiales et de conditions d’éclairage.

Site internet de référence : www.radiance-online.org

ReluxPro

ReluxPro propose une interface conviviale qui fournit des possibilités d’importation puissantes des plans d’architecture 2D ou de modèles 3D. ReluxPro possède une base de données de luminaires importante, permet de définir précisément la position des luminaires dans le bâtiment et donne rapidement des résultats sous forme de rendus.

ReluxPro permet aussi de calculer des niveaux d’éclairement. Pour chaque zone d’un bâtiment, les niveaux d’éclairement et les valeurs d’uniformité g1 et g2 peuvent être obtenus. Il est dès lors possible d’obtenir un facteur de lumière du jour dans les locaux d’un bâtiment et de prédire la distribution de lumière naturelle dans le local modélisé. Des valeurs de luminance peuvent aussi être calculées.

Il est destiné au secteur des professionnels de la construction, tels que les architectes et les concepteurs d’éclairage familiarisés avec les outils de conception informatique.

ReluxPro inclut des fonctionnalités de modélisation 3D très faciles d’utilisation. Il est possible de modéliser les meubles et les luminaires, à partir d’une vaste base de données. Les ouvertures de fenêtre ainsi que d’autres éléments tels que des portes, peuvent être ensuite définies dans les murs.

Site internet de référence : www.relux.com

VELUX Daylight Visualizer

VELUX Daylight Visualizer est un outil de simulation professionnel destiné à l’analyse et la visualisation des conditions d’éclairage naturel dans les bâtiments de toute échelle, en incluant le résidentiel, les bâtiments commerciaux, les bâtiments industriels et institutionnels. Il est capable de calculer l’éclairement et la luminance pour les 15 types de ciel définis par la CIE. Il peut aussi calculer le facteur de lumière du jour.

L’interface est intuitive ce qui rend le programme accessible aux utilisateurs débutants ainsi qu’à ceux qui sont plus expérimentés à l’usage des outils de calcul de l’éclairage naturel. Le temps de calcul nécessaire pour réaliser une étude d’éclairage naturel est aussi assez retreint.

Les résultats de simulation sont soit des images photo-réalistes qui peuvent être converties en fausse-couleur ou superposées par des iso-lignes soit des valeurs numériques. En plus des images fixes, le programme peut être utilisé pour créer des animations basées sur la course du soleil.

VELUX Daylight Visualizer est utilisé par les architectes et les ingénieurs pour prédire les niveaux d’éclairement et évaluer l’apparence d’un espace durant la conception d’un bâtiment.

Le programme peut être utilisé au tout début de la conception d’un bâtiment de manière à évaluer la disponibilité et à valider la performance du design final. VELUX Daylight Visualizer est aussi utilisé dans plusieurs écoles et universités pour enseigner l’éclairage naturel.

Site internet de référence : viz.VELUX.com

Comparaison des outils

3ds Max

DAYSIM

DIALUX

DIALUX-EVO

DIAL+

DIVA for Rhino

FENER

GERONIMO

IES VE

Lightsolve

RADIANCE

Relux Pro

VELUX Daylight Visualizer

Informations générales

Interface graphique

Importation DAO

Modèle 3D

Rendu 3D

Calculs Radiance

Calculs Radiance (méthode 3 phases)

Daysim

Photo-mapping

Cible

Adapté pour les architectes

Adapté pour les ingénieurs électriciens

Adaptés pour les ingénieurs HVAC

Adapté pour l’avant-projet

Adapté pour une conception avancée

Éclairage naturel

Valeurs de Facteur de Lumière du Jour

Autonomie en éclairage naturel

Sensible à l’orientation

Simulations basées sur le climat

Valeurs d’éclairement

Valeurs de luminance

Calcul de l’éblouissement

Possibilité de décrire des surplombs/avancées architecturales (fixes)

Possibilité de décrire des systèmes d’ombrage (mobiles)

Possibilité de décrire des obstructions extérieures

Éclairage électrique

Description manuelle des luminaires

Base de données des luminaires

Possibilités d’importer des luminaires (IES, Eulumdat, etc.)

Posted By : Energie-Plus 14 Oct, 2016

Rénovation de l’éclairage du bâtiment principal du CSTC à Limelette

Étude de cas réalisée par le Centre Scientifique et Technique de la Construction (CSTC)

Introduction

Les activités de recherche et les laboratoires du Centre Scientifique et Technique de la Construction (CSTC) sont implantés à Limelette. En 2015, le bâtiment de bureaux principal du Centre à bénéficié de lourds travaux de rénovation.

L’installation d’éclairage fut un point d’attention majeur de ces travaux de rénovation; l’objectif principal étant d’offrir un confort visuel maximal tout en garantissant des consommations énergétiques minimales.

Couloir après rénovation

La rénovation de l’éclairage du bâtiment du CSTC en quelques chiffres

Une superficie d’environ 2000 m² répartis sur 3 niveaux et un 60 taine de locaux ;
279 anciens luminaires démontés représentant une puissance installée totale de 28 067 Watts ;
387 nouveaux luminaires installés représentant un puissance installée totale de 10 221 Watts ;
Une densité de puissance installée moyenne de 6,6 W/m² dans les locaux de bureaux et de salles de réunion ;
Un gain de 68 % sur la puissance installée pour ces mêmes locaux ;
Des luminaires présentant une efficacité lumineuse atteignant jusqu’à 148 lm/W.

L’installation avant rénovation

Le bâtiment du CSTC est composé de bureaux individuels, de différentes salles de réunion et d’une grande salle de conférence. Il abrite également une bibliothèque, la cuisine ainsi que le mess du personnel.

Avant rénovation

Après rénovation

Les bureaux individuels étaient éclairés par 3 ou 4 luminaires carrés (60×60) encastrés et équipés chacun de 4 tubes fluorescents T8 de 18 W.

Des armoires revêtues d’un plaquage en bois étaient encastrées dans des murs en briques apparentes de teinte jaune. Le sol était composé d’un revêtement souple en linoleum de teinte jaune également.

La commande de l’éclairage était manuelle via un interrupteur permettant allumage et extinction. Le nombre réel d’heures de service des luminaires et la gestion parcimonieuse de leur utilisation selon les besoins était donc entièrement fonction de l’utilisateur.

Pour chaque bureau individuel, la consommation électrique annuelle a été estimée par la méthode PEB à 546 kWh par an, soit l’équivalent d’environ 93 €HTVA et d’une émission de CO₂ de 163 kilos chaque année.

Caractéristiques avant rénovation
Puissance des luminaires	86,4 W
Nombre de luminaires par bureau	3
Superficie moyenne d’un bureau	16,46 m²
Puissance installée	15,7 W/m²
Nombre d’heures d’occupation du bureau	2 341 h/an
Consommation estimée	546 kWh/an

Bureau individuel avant rénovation – Vue vers la façade

L’installation après rénovation

Une attention particulière a été apportée à la gestion de l’éclairage : chaque bureau a été équipé d’une détection de présence ainsi que d’une gradation du flux lumineux en fonction de l’éclairage naturel.

Détecteurs

Chaque bureau individuel est à présent équipé de deux luminaires à LED avec diffuseur microprismatique. Le choix de cette optique s’avère particulièrement judicieux pour éviter tout risque d’éblouissement et de reflets gênants, en particulier lors d’un travail sur écran.

La commande de l’éclairage se fait à la fois de manière automatique, via un détecteur de mouvement mais peut également faire l’objet d’une dérogation par l’utilisateur via un simple interrupteur.

Une gradation du flux lumineux s’opère de manière automatique en fonction de l’apport d’éclairage naturel via des détecteurs de luminosité.Ce niveau de gradation peut également être modifié librement par l’utilisateur à l’aide du même interrupteur permettant l’allumage et l’extinction.

Ces luminaires à LED, couplés au système de gestion, permettent d’économiser jusqu’à 81 % d’énergie!

Caractéristiques après rénovation		Économies
Puissance des luminaires	40 W
Nombre de luminaires par bureau	2
Superficie moyenne d’un bureau	16,46 m²
Puissance installée	4,9 W/m²	69 %
Nombre d’heure d’occupation du bureau	2 341 h/an
Consommation estimée	105 kWh/an	81 %

Bureau individuel après rénovation – Vue vers le couloir

Bureau individuel après rénovation – Vue vers la façade

Le cas particulier de la salle de conférence

Avant rénovation

Après rénovation

Dans la salle de conférence, l’amélioration de l’efficacité énergétique des luminaires est maximale avec une puissance installée de 12 442 Watts (soit 39,2 W/m²) avant rénovation et de 1 528 Watts (soit 5,1 W/m²) après rénovation. Ceci représente une amélioration de près de 87%!

Avant rénovation, les 96 luminaires qui étaient installés dans la salle de conférence étaient particulièrement énergivores et comptaient chacun 6 tubes fluorescents de type T8. La puissance installée représentait ainsi 41 % de l’ensemble de la puissance installée de tout le bâtiment.

Après rénovation, 83 luminaires de type downlight ont été installés, intégrant la possibilité de moduler le flux lumineux en fonction de l’ambiance souhaitée. L’amélioration de la puissance installée supérieure à la moyenne a permis de baisser cette proportion à 12 % de l’ensemble de la puissance installée de tout le bâtiment.

La salle de conférence rénovée

Un problème d’inconfort thermique ou lumineux ? N’hésitez pas à tester notre nouvel outil de diagnostic afin de trouver la solution à votre problématique.

Posted By : Energie-Plus 23 Août, 2016

Évaluer la consommation des équipements électriques

Plages de consommations

L’ADEME a réalisé une enquête en 2015 auprès de 50 entreprises et sue plus de 100 000 appareils pour déterminer en autres les consommations énergétiques des équipements informatiques en milieu professionnel. Elle a ainsi pu chiffrer la consommation annuelle moyenne d’un appareil :

Appareil	Consommation annuelle moyenne [kWh/an]
Téléphone IP	40
PC portable	48
Client léger	65
Imprimante	71
PC fixe	151
Copieur	447
Appareils moins courants
Smartphone	1 à 2
PDA	4
Tablette	5
Pieuvre pour audioconférence – sans fil	10
Tableau blanc interactif	20 à 26
Mini switch de bureau	20 à 33
Badgeuse	39 à 55
Scanner	8 à 110
Fax	9 à 110
Pieuvre audioconférence – filaire	65
Antenne WI-FI	20 à 120
Machine à affranchir	67 à 190
NAS	220
Traceur de plans	170 à 470
Machine de mise sous pli	570
Écran TV	120 à 1470
Gros copieur utilisé en reprographie	350 à 1800

Ces consommations ne permettent donc pas de rendre compte :

du type d’appareil : marque, puissance, etc.
du mode d’utilisation : période de veille, d’arrêt, de fonctionnement, etc.

Le label Energy Star

Les fabricants d’équipement de bureautique peuvent obtenir un agrément auprès de l’Union Européenne pour pouvoir apposer le label Energy Star sur leurs produits.

Ce label signifie que le produit rencontre certaines exigences environnementales.

L’ensemble des appareils labellisé est repris dans une grande base de données sur leur site internet. On y retrouve des appareils tels que :

Les ordinateurs : fixes, portables, clients légers, tablettes, stations de travails, etc. ;
Les écrans : moniteurs d’ordinateurs, cadres photos numériques, affiches de signalisation, etc. ;
Les équipements d’imagerie : copieurs, fax, scanner, imprimantes, etc. ;
Les équipements alimentés sans interruptions (« UPS »);
Les serveurs.

Pour chacun d’entre eux des caractéristiques techniques et de consommations sont renseignées, notamment la puissance en veille ou à l’arrêt mais aussi une estimation de la consommation totale annuelle.

Posted By : Energie-Plus 14 Juin, 2016

Évaluer un risque de condensation superficielle sur les vitrages

Condensation superficielle côté intérieur

Comment la reconnaître ?

Dans le cas d’un double vitrage, elle se localise dans les coins et sur le pourtour du châssis et du vitrage, à cause des déperditions plus grandes existant dans ces zones par la présence de l’intercalaire du vitrage.

Normalement, la condensation se fera premièrement sur les vitrages et non sur les châssis.
Cependant, la présence de vitrages isolants peut favoriser la condensation de surface sur les châssis surtout si ceux-ci sont en aluminium et sans coupure thermique; leur température peut être plus basse que celle des vitrages.

La présence de condensation intérieure sur les vitrages entraîne

une diminution de la visibilité,
la formation de givre,
des tâches sur les verres, tablettes et allèges, dues aux gouttelettes ruisselantes,
la formation de moisissures sur le mastic et/ou le châssis.

Elle n’est gênante qu’en quantité excessive….

Influence du vitrage sur les risques de condensation superficielle

Lorsque la fenêtre constitue la surface intérieure la plus froide du local, c’est d’abord sur celle-ci que va se former de la condensation superficielle. Celle-ci se forme sur la paroi vitrée sans causer de dégâts, l’air intérieur est asséché et la teneur en humidité de l’air du local (xi) (en g/kg) diminue. De ce fait, le risque de condensation superficielle sur les autres parois diminue.

Un autre avantage d’une telle fenêtre, lorsqu’il n’y a pas de système de ventilation contrôlée et qu’il n’est pas envisageable d’en placer un, est que dès qu’il y a condensation à sa surface, les occupants sont prévenus que l’air est trop humide et qu’il faut ventiler.

Ainsi, il est intéressant d’avoir un vitrage sur lequel la condensation superficielle se forme plus rapidement que sur n’importe quelle autre paroi ou n’importe quel pont thermique présent dans le local.

Exemple.

Dans un local, le pont thermique le plus important a un τ_min de 0,545. Il s’agit d’une terrasse en béton en encorbellement avec isolation (résistance thermique de 1 m² x K/W) intérieure au droit du linteau et entre la dalle et le plancher.

Schéma pont thermique terrasse.

τ₁ = 0,705;
τ₂ = 0,905;
τ₃ = 0,955;
τ₄ = 0,785;
τ₅ = 0,98;
τ₆ = 0,885;
τ₇ = 0,545;
τ₈ = 0,77.

τ_Min = τ₇ = 0,545

Le local est muni de vitrages doubles ayant un coefficient de transmission thermique U de 3,22 W/m²K. Le coefficient d’échange thermique de surface entre le vitrage et l’ambiance intérieure (h_i) = 10 (W/m²K).

La condensation superficielle va-t-elle se former d’abord sur les vitrages ou sur le pont thermique ?

Calcul du facteur de température (τ) du vitrage :

τ = [(1/3,22) – (1/10)] / (1/3,22)
τ = 0,68 > 0,545 :

La condensation superficielle apparaîtra en premier lieu sur le pont thermique !

Avec un simple vitrage (U = 7 W/m²k), on aurait eu τ = 0,3 < 0,545 : la condensation superficielle, dans ce cas, se forme d’abord sur le vitrage !

Calcul de la teneur en humidité de l’air du local lorsqu’il y a formation de condensation superficielle sur les vitrages

Remarque : Le texte ci-dessous est extrait de la NIT 153 du CSTC.

De l’humidité est extraite de l’air du local par la formation de condensation.
La teneur en humidité de l’air du local (x_i) sera par conséquent plus basse que s’il n’y avait pas de condensation superficielle.

En supposant qu’on se trouve en régime stationnaire, l’équation hygrométrique du local comportera un terme supplémentaire, à savoir la quantité d’humidité qui condense par unité de temps sur une surface déterminée A (m²) dans le local.

Ce raisonnement conduit à la relation :

avec,

x°_i : le taux d’humidité de l’air intérieur dans le cas où il n’y a pas de condensation superficielle, calculé à l’aide de la formule ci-dessus
x_sA : le taux d’humidité de saturation (g/kg) correspondant à la température superficielle η_oi (°C) de la surface A

Cette relation est démontrée dans l’Annexe de la NIT 153 du CSTC, pg. 77.

L’expression ci-dessus, peut être utilisée dans les conditions suivantes :

x_e < 7 g/kg,
2,5 g/kg < x_sA< 12 g/kg,
10°C < η_i < 20°C.

avec,

x_e : la teneur en humidité de l’air extérieur (g/kg),
θ_i : la température intérieure (°C).

On procède comme suit :

On détermine x_i° à l’aide de la relation ci-dessus.
On détermine x_sA en fonction de la température superficielle du vitrage ou de la paroi la plus froide du local.
Si x_i° > x_sA, il y a condensation superficielle.
On trouve la valeur finale de x_i à l’aide de la relation ci-dessus.

Exemple.

Soit un local muni d’un vitrage de 2 m², η_i = 12°C, D = 0,05 kg/h et nV = 10 m³/h (D/nV = 0,005 kg/m³).

Les conditions extérieures sont η_e = -10°C, φ_e = 90 % -> x_se = 1,60 g/kg.

Admettons que le vitrage de 2 m² soit la surface la plus froide de la pièce.

x_i° = 0,9 x 1,6 + 825 x 0,005 = 5,56 (g/kg)

La température superficielle du vitrage est donnée par la formule :

avec,

θ_i : la température intérieure (°C),
k : (ou U) : coefficient de transmission thermique du vitrage (W/m²K),
h_i : le coefficient d’échange thermique de surface entre le vitrage et l’ambiance intérieure (W/m²K).

Pour un vitrage simple (k = 7 W/m²K) et pour un vitrage double (k = 3,22 W/m²K) avec h_i = 10 W/m²K, on trouve :

θ_oi (vitrage simple) = – 3,40°C -> x_sA = 2,84 g/kg,
θ_oi (vitrage double) = 4,92°C -> x_sA = 5,37 g/kg.

Comme dans le cas d’un vitrage simple, x_sA < x_i, on peut conclure que de la condensation se formera sur les vitres.

On calcule :

xi = (5,56 + 10,48 x 2,84 x 2/10) / (1 + 10,48 x 2/10) = 3,72 g/kg

Remarque.

Il convient d’attirer l’attention sur le fait que la valeur x_i trouvée se situe à un niveau élevé uniquement parce que nous sommes partis d’une situation stationnaire. Une telle situation est rare en réalité et, lorsque de l’humidité commence à se produire à un moment donné, le degré hygrométrique de l’air du local n’augmentera que lentement.

Condensation superficielle côté extérieur

Comment la reconnaître ?

Celle-ci se manifeste d’abord au centre du vitrage, c’est à dire dans la partie la mieux isolée qui reçoit un minimum d’énergie venant de l’intérieur.

On observe ce phénomène :

la nuit ou à l’aube,
par ciel dégagé et par absence de vent,
sur des doubles vitrages à haut rendement.

En effet, dans ces conditions sous l’effet du rayonnement important vers la voûte céleste (surrefroidissement) et des faibles pertes thermiques à travers le vitrage, la température du vitrage peut descendre sous la température de rosée de l’air extérieure, entraînant l’apparition de condensation sur la face extérieure du vitrage.

Ce phénomène est lié au fait qu’avec un vitrage très isolant, la température de leur face extérieure reste très basse, la chaleur interne étant piégée à l’intérieur du bâtiment.

Comment l’éviter ?

Pas de chance, il n’ y a pas moyen! … À moins d’équiper ses fenêtres d’essuies-glace performants !

Consolons-nous, cela constitue une preuve des performances d’isolation des vitrages concernés !

Condensation entre les vitrages

Si on constate la présence de condensation et qu’elle n’est ni sur la face interne du vitrage ni sur la face externe, c’est qu’elle s’est formée à l’intérieur du double vitrage…

Les vitrages isolants sont habituellement garantis contre la formation de condensation interne pendant une durée de 10 ans.

Cependant des désordres peuvent apparaître bien avant en cas de pose inappropriée du vitrage, c’est à dire :

en l’absence de drainage de la feuillure du châssis,
en cas de cales de pose insuffisantes ou mal placées.

La formation de condensation interne au vitrage est plutôt un mauvais signe : cela signifie que le sicatif présent dans l’intercalaire à perdu de son efficacité ou que le scellement n’est plus hermétique. Cela entraîne un remplacement quasi inévitable du vitrage.

Améliorer

Si vous voulez en savoir plus sur le remplacement d’un vitrage.

Posted By : Energie-Plus 14 Juin, 2016

Repérer un problème de condensation superficielle

Distinguer un problème de condensation superficielle d’un autre problème d’humidité

Un problème de condensation se manifeste par des problèmes d’humidité ou/et de moisissure. Remarquons cependant que des moisissures peuvent apparaître même sans condensation de surface. En effet, de la condensation superficielle apparaît chaque fois que l’humidité relative à la surface d’une paroi atteint 100 %, alors que la formation de moisissures sur une paroi peut déjà se produire à partir d’une humidité relative de 80 % si le matériau en contact avec l’air humide est hygroscopique.

Néanmoins, un problème d’humidité ou de moisissure peut avoir une autre origine que la condensation de surface. L’eau à l’origine du problème peut provenir d’une cause extérieure :

d’infiltrations d’eau de pluie,
de la succion d’eau contenue dans le sol (humidité ascensionnelle),
de l’absorption d’eau par les matériaux lors de la construction (humidité de construction),
de fuites dans une conduite ou une descente d’eau, dans un tuyau d’évacuation (humidité accidentelle).

D’autre part, la condensation interne peut aussi être à l’origine de problèmes d’humidité.

Les infiltrations d’eau de pluie

L’eau de pluie est aspirée de l’extérieur vers l’intérieur du bâtiment par capillarité dans les pores du matériau ou s’infiltre par des fisssures, des joints ouverts, etc.

Le tableau ci-dessous permet de distinguer si l’on est en présence d’un problème d’infiltration ou de condensation superficielle :

Infiltrations	Condensations
Les infiltrations se manifestent à travers les couvertures vétustes. Elles sont plus graves en bas de versants et lors de pluies battantes.	Les condensations se manifestent au droit des ponts thermiques (linteaux, corniches, bandeaux, consoles, etc.). Elles apparaissent surtout dans les locaux peu chauffés et mal ventilés ou dans ceux où il y a une production de vapeur importante. Les condensations se forment le plus souvent sur les parois orientées au nord ou à l’est car elles sont plus froides.
Les taches ont, en général, des formes arrondies.	Les taches se localisent, en général, dans les angles et aux endroits mal ventilés (dos du mobilier, …).
Le débit d’eau est en général trop important pour qu’il y ait formation de moisissures.	Très souvent, les condensations s’accompagnent de moisissures.
L’intensité des taches d’humidité passe par un maximum quelques heures après une pluie importante.	Le risque de condensation de surface est plus élevé pendant les longues périodes d’hiver où les températures varient entre 0 et 10°C et en présence d’une humidité relative extérieure élevée (temps de brouillard et de pluie).
L’enduit intérieur se dégrade assez rapidement (décollement et pourriture).	L’enduit se dégrade plus tardivement et uniquement si les condensations sont très abondantes.
Le décollement du papier peint est fréquent.	Le décollement du papier peint est moins fréquent.

* Ce tableau est largement inspiré du tableau page 11 de la brochure : Condensation et moisissures – Service public Wallon/ Aménagement du territoire, Logement, Patrimoine et Énergie (DGO4) / Département de l’Énergie et du Bâtiment durable – Par le Centre Scientifique et Technique de la Construction (CSTC).

L’humidité ascensionnelle

L’humidité ascensionnelle résulte de la pression de la nappe phréatique ou de la succion capillaire de l’humidité du sol. De ce fait, les murs s’imprègnent d’humidité jusqu’à une hauteur de 1,2 à 1,5 m. Ce phénomène se manifeste en l’absence de digue horizontale étanche sous la base des murs.

Si le bas de la face verticale des murs est étanche, l’humidité ascensionnelle peut monter plus haut.

Le problème de l’humidité ascensionnelle concerne rarement les toitures sauf les parfois en bas de versant lorsque celle-ci se trouve proche du sol.

L’humidité de construction

L’humidité de construction est la quantité d’humidité présente dans un bâtiment après la fin des travaux de construction. Elle provient de :

L’eau qui est absorbée par les matériaux de construction pendant leur stockage chez le fabricant ou sur le chantier.
L’eau de gâchage nécessaire pour la mise en œuvre des matériaux (mortier, béton, plâtre, etc.).
L’eau qui provient des précipitations pendant la construction.

Il est déjà arrivé, qu’un an après la construction d’un bâtiment, l’on récolte un demi seau d’eau en perçant une alvéole d’un hourdi en béton.

L’humidité accidentelle

L’ humidité accidentelle est l’humidité qui provient d’une fuite dans une conduite ou une descente d’eau, ou d’une évacuation bouchée.

Tableau récapitulatif

Certaines observations permettent de suspecter l’origine des problèmes. Attention, les phénomènes constatés peuvent découler de plusieurs causes qui parfois même se conjuguent et s’amplifient mutuellement. Le tableau ci-dessous aide à réaliser une première analyse.

OBSERVATIONS, PHENOMENES	CAUSES POSSIBLES
OBSERVATIONS, PHENOMENES	Condensation	Pluie battante	Humidité ascensionnelle	Humidité accidentelle
Pas d’aération, mauvaise isolation thermique	x	–	–	–
Humidité de l’air élevée	x	–	–	–
Dégâts limités au N. et au NE.	x	–	(x)	(x)
Dégâts limités au SO. et à l’O.	–	x	(x)	(x)
Les dégâts ne commencent pas d’en bas	x	x	–	(x)
Dommages localisés	x	(x)	(x)	x
Ponts thermiques	x	–	–	–
Dégradation dans les angles	x	–	–	(x)
Sol transpirant	x	–	–	–
Humidité uniquement sur la surface intérieure	x	–	–	(x)
Finition intérieure non poreuse	x	–	–	–
Taches sur la façade extérieure	–	x	x	(x)
Pas ou peu de dépassant de toiture	–	x	–	–
Taches redentées, irrégulières sur la surface intérieure	–	x	–	(x)
Mur creux (correctement exécutés)	(x)	–	(x)	(x)
Efflorescences aux étages	–	x	–	(x)
Efflorescences au niveau du sol	–	–	(x)	(x)
Augmentation de l’humidité en fonction de la hauteur	–	x	–	–
Consommation anormale d’eau	–	–	–	x
Dommage à la toiture, aux gouttières ou aux conduites d’amenée et d’évacuation	–	–	–	x
Humidité sur l’épaisseur totale du mur (intérieur et extérieur)	–	(x)	x	–
Dommages limités à l’étage inférieur	–	–	x	–
Apparition de dommages peu de temps après une période de pluie	–	x	(x)	–
Davantage de dégâts pendant la saison de pluie	x	(x)	x	–

Légende : x : cause possible; (x) : possibilité à ne pas exclure.

* Source : Condensation et moisissures – Service public Wallon/ Aménagement du territoire, Logement, Patrimoine et Énergie (DGO4) / Département de l’Énergie et du Bâtiment durable – Par le Centre Scientifique et Technique de la Construction (CSTC).

Un repère : l’année de construction (ou de rénovation) du bâtiment

En général, ce sont surtout les bâtiments datant de la fin des années 1970 et des années 1980 ou ayant été rénovés durant ces années qui présentent des problèmes de condensation et de moisissures.

En effet, depuis la fin des années 1970, l’isolation est devenue chose courante dans le bâtiment. Ce changement dans les habitudes de construction a été induit par le choc pétrolier de 1973.

L’isolation des bâtiments en Wallonie se systématise après 1985, date à laquelle, l’Exécutif régional wallon adopte un règlement thermique imposant une isolation thermique de l’enveloppe des nouveaux logements.

Mais lorsqu’on a commencé à isoler les bâtiments, on a fait beaucoup d' »erreurs de jeunesse » :

On a employé des matériaux inadéquats : par exemple, les coulisses remplies de laines minérales trop souples et non hydrofugées ont provoqué de graves problèmes d’humidité.
On n’a pas soigné la mise en œuvre de l’isolant : par exemple, les coulisses non nettoyées ou une méthode d’élévation des murs creux inadaptée à de nouvelles exigences ont conduit à des défauts d’isolation.
On n’a pas changé la conception des bâtiments, la création de ponts thermiques, résultant d’anciennes pratiques architecturales (exemple : linteau coulé sur place).

Ces défauts ont provoqué des problèmes de condensation superficielle.

De plus, les mesures annexes prises afin de diminuer les consommations, et accompagnant l’isolation ont également favorisé les problèmes de condensation. Ces mesures sont :

la réduction de la température intérieure (dans certaines pièces, le chauffage a même été coupé),
le calfeutrement des portes et fenêtres,
la limitation de l’aération.

Ainsi, très rapidement, l’idée d’isolation fut confondue avec l’idée de calfeutrage et associée à celle d’humidité.

Mais si les bâtiments de cette époque ont particulièrement souffert du manque de connaissance, les problèmes de condensation ne se cantonnent malheureusement pas uniquement à ceux-ci et malgré la maîtrise actuelle de la technique, on retrouve encore des défauts de construction menant tout droit à des problèmes de condensation dans les bâtiments récents.

Posted By : Energie-Plus 26 Nov, 2015

Ecoconception et étiquetage énergétique : règlements européens

Introduction

La réglementation ErP (Energy-related Product) regroupe l’écoconception et l’étiquetage des produits. Elle est bien connue du consommateurs via les écolabel appliqués sur tous les électroménagers disponibles à la vente.

Comme pour ceux-ci, les appareils de production de chaleur, les chauffe-eau ainsi que les ballons de stockage doivent désormais être vendus assortis d’un écolabel ou étiquetage énergétique. Les règlements délégués (UE) n°811/2013 et 812/2013 de la Commission du 18 février 2013 indiquent les règles à suivre pour cette étiquetage énergétique.

Les règles en matière d’écoconception sont d’application pour les fabricants et doivent permettre d’augmenter l’efficacité énergétique des appareils produits et donc de réduire les émissions de CO₂ dues à leur utilisation. Ce sont les règlements (UE) n°813/2013 et 814/2013 qui donnent les valeurs qui sont à respecter par les fabricants.

Les objectifs de la réglementation ErP sont d’harmoniser les dispositions d’étiquetage existantes, d’éviter des disparités en termes d’efficacité énergétique, d’inciter les fabricants à améliorer l’efficacité énergétique de leurs produits et ainsi de réaliser des économies d’énergies de chauffage des locaux et de l’eau à l’échelle européenne en imposant une performance énergétique minimale en conception des appareils producteurs de chaleur.

Il est estimé que les effets combinés des règles d’écoconception et de l’étiquetage énergétique pourraient engendrer des économies d’énergie s’élevant à 45 Mtep (523 TWh) pour le chauffage des locaux et 11 Mtep (128 TWh) pour le chauffage de l’eau chaque année sur l’ensemble de l’Europe d’ici 2020.

Les appareils de refroidissement et de ventilation devraient bientôt suivre le même chemin.

Les dispositifs sont d’application depuis le 26 septembre 2015. Une modification des étiquettes et un relèvement des exigences sont prévus pour les 26 septembre 2017, 2018 et 2019.

Domaine d’application

Les produits soumis aux règlements ErP sont :

Pour le chauffage des locaux

les dispositifs de chauffage des locaux (chauffage central à eau chaude avec un ou plusieurs générateurs de chaleur fonctionnant par combustion, effet Joule ou capture de chaleur ambiante ou résiduelle) ;

les dispositifs de chauffage mixte (fournissant également l’eau chaude sanitaire);

les dispositifs de chauffage des locaux par cogénération dont la puissance électrique est inférieure à 50 kW;

les produits combinés constitués :
- d’un dispositif de chauffage des locaux ou mixte,
- d’un régulateur de température,
- d’un dispositif solaire (système tout solaire, capteur solaire, ballon d’eau chaude solaire ou pompe de boucle de captage).

Pour le chauffage de l’eau

les chauffe-eau (conventionnels, solaires et thermodynamiques avec un ou plusieurs générateurs de chaleur) ;

les ballons d’eau chaude d’une capacité de stockage ;

les produits combinés constitués :
- d’un chauffe-eau,
- d’un dispositif solaire.

Produit	Puissances et volumes d’application
Produit	Écoconception	Étiquetage énergétique
Dispositif de chauffage des locaux	≤ 400 kW (≤ 50 kW_él pour la cogénération)	≤ 70 kW (≤ 50 kW_él pour la cogénération)
Dispositif de chauffage mixte	≤ 400 kW	≤ 70 kW
Chauffe-eau	≤ 400 kW	≤ 70 kW
Ballon d’eau chaude	≤ 2000 litres	≤ 500 litres

Appareils hors champ d’application

Les étiquetages ne sont donc pas valables pour :

les dispositifs utilisant à titre principal (à plus de 50%) du gaz ou des produits liquides issus de la biomasse ;

les appareils alimentés en combustibles solides ;

les appareils industriels tels que, par exemple, les installations supérieures ou égales à 50MW ou les incinérateurs à déchets ;

les appareils chauffant et faisant circuler un fluide caloporteur gazeux (vapeur ou air, par exemple) ;

les dispositifs de chauffage des locaux par cogénération dont la puissance électrique maximale est de 50 kW ou plus;

les chauffe-eau pour un profil de puisage inférieur au plus petit profil (3XS) référencé par le règlement ;

les chauffe-eau conçus uniquement pour la préparation de boissons et/ou d’aliments chauds.

Remarques.

Les appareils installés avant le 26 septembre 2015, ne doivent pas faire l’objet d’un étiquetage rétroactif. De même, les appareils de chauffage produits et/ou fournis avant le 26 septembre 2015 ne sont pas soumis à ce règlement d’étiquetage.

Les exigences d’écoconception

Sur l’efficacité énergétique saisonnière pour le chauffage des locaux

Produits			Exigences d’efficacité énergétique
Appareils	Fonction	Puissance	à partir du 26/09/2015	à partir du 26/09/2017
Chaudière à combustible	chauffage des locaux ou mixte	≤ 70 kW	86 %
Chaudière à combustible	chauffage des locaux ou mixte	> 70 kW	86 % (à 100 % de puissance utile) 94 % (à 30 % de puissance utile)
Chaudière de type B1	chauffage des locaux	≤ 10 kW	75 %
Chaudière de type B1	mixte	≤ 30 kW	75 %
Chaudière électrique	chauffage des locaux ou mixte	–	30 %	36 %
Cogénération	chauffage des locaux	–	86 %	100 %
Pompe à chaleur	Chauffage des locaux ou mixte	–	100 %	110 %
Pompe à chaleur basse température	–	–	115 %	125 %

Sur l’efficacité énergétique pour le chauffage de l’eau

Caractéristiques pour définir le profil de puisage :

Caractéristiques	Profils de puisage
Caractéristiques	3XS	XXS	XS	S	M	L	XL	XXL	3XL	4XL
Débit [l/m]	2	2	3	3 – 5	3 – 6	3 – 10	3 – 10	3 – 16	24 – 48	48 – 96
Température de l’eau chaude [°C]	–	–	–	55	40 – 55	40 – 55	40 – 55	40 – 55	40 – 55	40 – 55
Température requise [°C]	25	25	35	10 – 45	10 – 40	10 – 40	10 – 40	10 – 40	10 – 40	10 – 40
Énergie quotidienne [kWh]	0,345	2,100	2,100	2,100	5,845	11,655	19,070	24,530	46,760	93,520

Pour le chauffage de l’eau au sein d’un dispositif de chauffage mixte :

Exigences	Profils de puisage
Exigences	3XS	XXS	XS	S	M	L	XL	XXL	3XL	4XL
à partir du 26/09/2015	22 %	23 %	26 %	26 %	30 %	30 %	30 %	32 %	32 %	32 %
à partir de 26/09/2017	32 %	32 %	32 %	32 %	36 %	37 %	38 %	60 %	64 %	64 %

Pour le chauffage de l’eau au sein d’un chauffe-eau :

Exigences	Profils de puisage
Exigences	3XS	XXS	XS	S	M	L	XL	XXL	3XL	4XL
à partir du 26/09/2015	22 %	23 %	26 %	26 %	30 %	30 %	30 %	32 %	32 %	32 %
à partir de 26/09/2017	32 %	32 %	32 %	32 %	36 %	37 %	37 %	37 %	37 %	38 %
à partir du 26/09/2018	32 %	32 %	32 %	32 %	36 %	37 %	37 %	60 %	64 %	64 %

Sur le volume de stockage des chauffe-eau

Exigences	Profils de puisage
Exigences	3XS	XXS	XS	S	M	L	XL	XXL	3XL	4XL
à partir du 26/09/2015	≤ 7 litres	≤ 15 litres	≤ 15 litre	≤ 36 litres	≥ 65 litres*	≥ 130 litres*	≥ 210 litres*	≥ 300 litres*	≥ 520 litres*	≥ 1040 litres*
note :	* Pour l’eau mitigée à 40°C

Sur le niveau de puissance acoustique

Pour les pompes à chaleur et les chauffe-eau thermodynamiques

Exigences à partir du 26/09/2015		Niveau de puissance acoustique [dB]
Exigences à partir du 26/09/2015		à l’intérieur	à l’extérieur
Puissance thermique nominale	≤ 6 kW	60	65
	≤ 12 kW	65	70
	≤ 30 kW	70	78
	≤ 70 kW	80	88

Sur les émissions d’oxydes d’azote

Produits			Exigences à partir du 26/09/2018
Appareils	Système de combustion	Combustibles	Émissions d’oxydes d’azote en mg/kWh PCS de combustible consommé
Chaudières et chauffe-eau conventionnels		gazeux	56
Chaudières et chauffe-eau conventionnels		liquides	120
Cogénérations	externe	gazeux	70
	externe	liquides	120
	interne	gazeux	240
	interne	liquides	420
Pompes à chaleur et chauffe-eau thermodynamiques	externe	gazeux	70
	externe	liquides	120
	interne	gazeux	240
	interne	liquides	420

Sur les pertes statiques les ballons d’eau chaude

Pertes statiques ≤ 16,66 + 8,33 x V^0,4 [W]

Les exigences d’étiquetage

Pour les fournisseurs

Pour chaque appareil concerné mis sur le marché ou en service, les fournisseurs doivent :

Procurer l’étiquette adéquate et conforme. Elle doit être disponible au sein de l’emballage. Dans le cas d’un produit combiné, une seconde étiquette est fournie ;

Fournir une fiche produit. Celle-ci doit au minimum être fournie pour le générateur de chaleur, dans le cas d’un produit combiné, une seconde est nécessaire pour l’ensemble. Une fiche produit est également demandée pour les régulateurs de températures et les dispositifs solaires ;

Mettre à disposition des autorités des États membres et de la commission européenne la documentation technique correspondante (du dispositif de chauffage, du régulateur de température et du dispositif solaire correspondant ou du chauffe-eau, du ballon d’eau chaude et du dispositif solaire correspondant si tel est le cas) si elles en font la demande. Cette documentation reprend principalement les éléments repris dans la fiche produit ainsi que le nom et l’adresse du fournisseur, la description du modèle, les références des normes et/ou spécifications techniques appliquées, certains paramètres techniques… ;

Référencer la classe énergétique saisonnière pour tout modèle faisant l’objet d’une publicité et mentionnant des informations de prix ou liées à l’énergie ;

Référencer la classe énergétique saisonnière dans tous les documents promotionnels techniques du produit concerné.

Pour les distributeurs

Pour chaque appareil concerné mis à la vente ou à la location, les distributeurs doivent :

Rendre clairement visible sur le point de vente l’étiquette fournie ;

Fournir l’information nécessaire avec le produit si celui-ci n’a pas pu être examiné par l’utilisateur final (par exemple lors d’une vente en ligne); c’est-à-dire, fournir les informations données par la fiche produit mais également ;

Référencer la classe énergétique saisonnière pour tout modèle faisant l’objet d’une publicité et mentionnant des informations de prix ou liées à l’énergie ;

Référencer la classe énergétique saisonnière dans tous les documents promotionnels techniques du produit concerné.

Pour les produits combinés :

Fournir la fiche produit dûment complétée.

Les étiquettes énergétiques

Les règlements présentent des exemples d’étiquettes pour chaque dispositifs seuls ou combinés et définissent, en plus des informations qui doivent s’y trouver, leurs dimensions et codes couleurs à utiliser. Chaque étiquette comporte le logo de l’Union Européenne en haut à gauche ainsi que son année d’introduction et le numéro du règlement qui lui est associé.

Date d’entrée en vigueur	Évolution de l’échelle des classes
	Dispositif de chauffage des locaux ou mixtes		Chauffe-eau	Ballons d’eau chaude	Produits combinés
	pour les locaux	pour l’eau	pour l’eau
26/09/2015	A⁺⁺ à G	A à G	A à G	A à G	A⁺⁺⁺ à G
26/09/2017			A⁺ à F	A⁺ à F
26/09/2019	A⁺⁺⁺ à D	A⁺ à F

Les dispositifs de chauffage des locaux ou mixtes verront leur étiquette changer en septembre 2019 pour passer d’une échelle de classe de A⁺⁺ jusqu’à G à A⁺⁺⁺ jusqu’à D. Les chauffes-eau et les ballons de stockage verront quant à eux leur étiquette énergétique changer dès septembre 2017 en passant d’une échelle de classe de A jusqu’à G à à A⁺ jusqu’à F. Les appareils de classes inférieures ne seront donc plus étiquetées et ne pourront donc plus être soumis à la vente.

Pour les appareils seuls

Exemple d’étiquette énergétique pour une chaudière (chauffage des locaux uniquement).

Les étiquettes d’un dispositifs de chauffage des locaux ou mixtes, d’un chauffe-eau ou d’un ballon d’eau chaude sont toutes construites suivant le même schéma. On y retrouve :

En haut, les renseignements du produit pour l’identifier :

le nom ou la marque commerciale du fournisseur (I);

la référence du modèle donnée par le fournisseur (II);

le logo indiquant le type d’appareil :
- un radiateur indique que le produit fournit de la chaleur pour les locaux,

- un robinet indique que le produit fournit de l’eau chaude sanitaire (la lettre associée indique le profil de puisage considéré),

- un ballon rempli d’eau indique que le produit est un ballon d’eau chaude ;

dans le cas d’un dispositif de chauffage des locaux par pompe à chaleur, la température de fonctionnement à moyenne et/ou basse température.

Au milieu, sa classe d’efficacité énergétique :

l’échelle des classes énergétiques en fonction de l’année d’introduction de l’étiquette;

la classe d’efficacité énergétique du produit sous forme d’une flèche pointant à la même hauteur sur l’échelle des classes;
- dans le cas d’un dispositif de chauffage mixte, la classe énergétique est spécifiée pour chacune des deux fonctionnalités (chauffage des locaux et de l’eau);

- dans le cas d’une pompe à chaleur la classe énergétique est spécifiée pour chaque type d’application à basse et/ou moyenne température.

En bas, des informations techniques :

le niveau de puissance acoustique à l’intérieur en dB;

dans le cas d’une pompe à chaleur, le niveau de puissance acoustique à l’extérieur en dB ;

la puissance thermique nominale en kW pour les dispositifs de chauffage des locaux ou mixtes :
- dans le cas d’une pompe à chaleur, elle est déclinée suivant les trois zones indicatives définies sur la carte des températures en Europe et suivant la ou les températures d’application,

- dans le cas d’un cogénération, le logo indiquant la fonction supplémentaire de production d’électricité ;

la consommation annuelle d’électricité en kWh et/ou de combustible en GJ PCS, pour les chauffe-eau :
- dans le cas d’un chauffe-eau solaire, elles sont déclinées suivant suivant les trois zones indicatives définies sur la carte solaire européenne,

- dans le cas d’un chauffe-eau thermodynamiques, elles sont déclinées suivant les trois zones indicatives définies sur la carte des températures en Europe ;

les pertes statiques en W et le volume en litres pour les ballons d’eau chaude ;

le logo éventuel indiquant que le dispositif de chauffage mixte ou le chauffe-eau conventionnel ou le chauffe-eau thermodynamique peut fonctionner uniquement en heures creuses ;

Pour les produits combinés

Exemple d’étiquette énergétique pour un produit combiné mixte (chauffage des locaux et de l’eau chaude sanitaire).

Les étiquettes d’un dispositifs de chauffage des locaux ou mixtes, d’un chauffe-eau ou d’un ballon d’eau chaude sont toutes construites suivant le même schéma. On y retrouve :

En haut, les renseignements du produit combiné pour l’identifier :

le nom ou la marque commerciale du distributeur et/ou fournisseur (I);

la référence du ou des modèles donnée par le distributeur et/ou fournisseur (II);

le logo indiquant le type de produit combiné :
- un radiateur indique que le produit fournit de la chaleur pour les locaux,

- un robinet indique que le produit fournit de l’eau chaude sanitaire (la lettre associée indique le profil de puisage considéré) ;

À gauche, les appareils formant le produit combiné :

la ou les classes d’efficacité énergétique pour le chauffage des locaux et/ou de l’eau chaude sanitaire du dispositif de chauffage associé (dispositif de chauffage des locaux ou mixte ou chauffe-eau) sous forme d’une ou deux flèches pointant vers le logo du générateur de chaleur ;

les logos représentant les dispositifs pouvant être associé au produit combiné :
- dans le cas d’un dispositif de chauffage des locaux ou mixte, d’un régulateur de chaleur et d’un dispositif solaire : un capteur solaire, un ballon d’eau chaude, un régulateur de température et/ou un dispositif de chauffage des locaux d’appoint,

- dans le cas d’un chauffe-eau et d’un dispositif solaire : un capteur solaire et/ou un ballon d’eau chaude.

À droite, sa ou ses classe d’efficacité énergétique :

la ou les échelles des classes énergétiques en fonction de l’année d’introduction de l’étiquette ;

la ou les classes d’efficacité énergétique du produit combiné pour le chauffage des locaux et/ou le chauffage de l’eau sous forme d’une flèche pointant à la même hauteur sur l’échelle correspondante.

Classes d’efficacité énergétique correspondantes

Sur chaque étiquette pour chaque dispositif concerné, chaque classe énergétique de A⁺⁺⁺, la plus efficace, à G, la moins, efficace représente un intervalle où η_s, le rendement saisonnier, se situe. Pour le chauffage des locaux :

Classes d’efficacité énergétique	Efficacité énergétique saisonnière en % pour le chauffage des locaux
Classes d’efficacité énergétique	Dispositifs de chauffage des locaux	Pompes à chaleur basse température
A⁺⁺⁺	η_s ≥ 150	η_s ≥ 175
A⁺⁺	125 ≤ η_s < 150	150 ≤ η_s < 175
A⁺	98 ≤ η_s < 125	123 ≤ η_s < 150
A	90 ≤ η_s < 98	115 ≤ η_s < 123
B	82 ≤ η_s < 90	107 ≤ η_s < 115
C	75 ≤ η_s < 82	100 ≤ η_s < 107
D	36 ≤ η_s < 75	61 ≤ η_s < 100
E	34 ≤ η_s < 36	59 ≤ η_s < 61
F	30 ≤ η_s < 34	55 ≤ η_s < 59
G	η_s < 30	η_s < 55

Pour le chauffage de l’eau, les étiquettes pour les dispositifs de chauffage mixte et les chauffe-eau présentent des classes énergétiques dont l’efficacité énergétique η_wh équivalent est fonction du profil de puisage :

Classes d’efficacité énergétique	Efficacité énergétique en % pour le chauffage de l’eau selon le profil de puisage
Classes d’efficacité énergétique	3XS	XXS	XS	S	M	L	XL	XXL
A⁺⁺⁺	η_wh ≥ 62	η_wh ≥ 62	η_wh ≥ 69	η_wh ≥ 90	η_wh ≥ 163	η_wh ≥ 188	η_wh ≥ 200	η_wh ≥ 213
A⁺⁺	53 ≤ η_wh < 62	53 ≤ η_wh < 62	61 ≤ η_wh < 69	72 ≤ η_wh < 90	130 ≤ η_wh < 163	150 ≤ η_wh < 188	160 ≤ η_wh < 200	170 ≤ η_wh < 213
A⁺	44 ≤ η_wh < 53	44 ≤ η_wh < 53	53 ≤ η_wh < 61	55 ≤ η_wh < 72	100 ≤ η_wh < 130	115 ≤ η_wh < 150	123 ≤ η_wh < 160	131 ≤ η_wh < 170
A	35 ≤ η_wh < 44	35 ≤ η_wh < 44	38 ≤ η_wh < 53	38 ≤ η_wh < 55	65 ≤ η_wh < 100	75 ≤ η_wh < 115	80 ≤ η_wh < 123	85 ≤ η_wh < 131
B	32 ≤ η_wh < 35	32 ≤ η_wh < 35	35 ≤ η_wh < 38	35 ≤ η_wh < 38	39 ≤ η_wh < 65	50 ≤ η_wh < 75	55 ≤ η_wh < 80	60 ≤ η_wh < 85
C	29 ≤ η_wh < 32	29 ≤ η_wh < 32	32 ≤ η_wh < 35	32 ≤ η_wh < 35	36 ≤ η_wh < 39	37 ≤ η_wh < 50	38 ≤ η_wh < 55	40 ≤ η_wh < 60
D	26 ≤ η_wh < 29	26 ≤ η_wh < 29	29 ≤ η_wh < 32	29 ≤ η_wh < 32	33 ≤ η_wh < 36	34 ≤ η_wh < 37	35 ≤ η_wh < 38	36 ≤ η_wh < 40
E	22 ≤ η_wh < 26	23 ≤ η_wh < 26	26 ≤ η_wh < 29	26 ≤ η_wh < 29	30 ≤ η_wh < 33	30 ≤ η_wh < 34	30 ≤ η_wh < 35	32 ≤ η_wh < 36
F	19 ≤ η_wh < 22	20 ≤ η_wh < 23	23 ≤ η_wh < 26	23 ≤ η_wh < 26	27 ≤ η_wh < 30	27 ≤ η_wh < 30	27 ≤ η_wh < 30	28 ≤ η_wh < 32
G	η_wh < 19	η_wh < 20	η_wh < 23	η_wh < 23	η_wh < 27	η_wh < 27	η_wh < 2	η_wh < 28

Les règlements définissent les profils de puisage équivalents, en voici les caractéristiques principales et une estimation correspondantes :

Caractéristiques	Profils de puisage
Caractéristiques	3XS	XXS	XS	S	M	L	XL	XXL
Débit [l/m]	2	2	3	3 – 5	3 – 6	3 – 10	3 – 10	3 – 16
Température de l’eau chaude [°C]	–	–	–	55	40 – 55	40 – 55	40 – 55	40 – 55
Température utile[°C]	25	25	35	10 – 45	10 – 40	10 – 40	10 – 40	10 – 40
Énergie quotidienne [kWh]	0,345	2,100	2,100	2,100	5,845	11,655	19,070	24,53

Dans le cas des ballons d’eau chaude l’intervalle est déterminé par les pertes statiques S en fonction du volume V :

Classes d’efficacité énergétique	Pertes statique S en watts, avec la capacité de stockage V en litre
A⁺	S < 5,5 + 3,16 x V^0,4
A	5,5, + 3,16 x V^0,4 ≤ S < 8,5 + 4,25 x V^0,4
B	8,5 + 4,25 x V^0,4 ≤ S < 12 + 5,93 x V^0,4
C	12 + 5,93 x V^0,4 ≤ S < 16,66 + 8,33 x V^0,4
D	16,66 + 8,33 x V^0,4 ≤ S < 21 + 10,33 x V^0,4
E	21 + 10,33 x V^0,4 ≤ S < 26 + 13,66 x V^0,4
F	26 + 13,66 x V^0,4 ≤ S < 31 + 16,66 x V^0,4
G	S < 31 + 16,66 x V^0,4

Classes énergétiques des ballons d’eau chaude en fonction de leur volume V en litres et de leur pertes statiques en watts.

Finalement, pour les produits combinés, les classe d’efficacité énergétique affichées correspondent ainsi au rendement saisonnier :

Classes d’efficacité énergétique	Efficacité énergétique saisonnière en % pour le chauffage des locaux		Efficacité énergétique en % pour le chauffage de l’eau selon le profil de puisage
Classes d’efficacité énergétique	Dispositifs de chauffage des locaux	Pompes à chaleur basse température	M	L	XL	XXL
A⁺⁺⁺	η_s ≥ 150	η_s ≥ 175	η_wh ≥ 163	η_wh ≥ 188	ηwh ≥ 200	ηwh ≥ 188
A⁺⁺	125 ≤ η_s < 150	150 ≤ η_s < 175	130 ≤ η_wh < 163	150 ≤ η_wh < 188	160 ≤ η_wh < 200	170 ≤ η_wh < 213
A⁺	98 ≤ η_s < 125	123 ≤ η_s < 150	100 ≤ η_wh < 130	115 ≤ η_wh < 150	123 ≤ η_wh < 160	131 ≤ η_wh < 170
A	90 ≤ η_s < 98	115 ≤ η_s < 123	65 ≤ η_wh < 100	75 ≤ η_wh < 115	80 ≤ η_wh < 123	85 ≤ η_wh < 131
B	82 ≤ η_s < 90	107 ≤ η_s < 115	39 ≤ η_wh < 65	50 ≤ η_wh < 75	55 ≤ η_wh < 80	60 ≤ η_wh < 85
C	75 ≤ η_s < 82	100 ≤ η_s < 107	36 ≤ η_wh < 39	37 ≤ η_wh < 50	38 ≤ η_wh < 55	40 ≤ η_wh < 60
D	36 ≤ η_s < 75	61 ≤ η_s < 100	33 ≤ η_wh < 36	34 ≤ η_wh < 37	35 ≤ η_wh < 38	36 ≤ η_wh < 40
E	34 ≤ η_s < 36	59 ≤ η_s < 61	30 ≤ η_wh < 33	30 ≤ η_wh < 34	30 ≤ η_wh < 35	32 ≤ η_wh < 36
F	30 ≤ η_s < 34	55 ≤ η_s < 59	27 ≤ η_wh < 30	27 ≤ η_wh < 30	27 ≤ η_wh < 30	28 ≤ η_wh < 32
G	η_s < 30	η_s < 55	η_wh < 27	η_wh < 27	η_wh < 27	η_wh < 28

La fiche produit

Dispositifs de chauffage des locaux, dispositifs de chauffage mixtes et chauffe-eau

Les éléments devant obligatoirement se retrouver sur la fiche produit d’un dispositif de chauffage des locaux ou d’un dispositif mixtes sont indiqués dans le tableau suivant :

Éléments repris	Dispositifs de chauffage des locaux			Dispositifs de chauffage mixtes		Chauffe-eau
Éléments repris	par chaudière	par cogénération	par pompe à chaleur	par chaudière	par pompe à chaleur	conventionnels	solaires	thermodynamiques
Nom du fournisseur ou marque commerciale	Oui	Oui	Oui	Oui	Oui	Oui	Oui	Oui
Référence du produit	Oui	Oui	Oui	Oui	Oui	Oui	Oui	Oui
Le ou les profils de soutirage déclarés	Non	Non	Non	Oui	Oui	Oui	Oui	Oui
Classe d’efficacité énergétique pour le chauffage des locaux	Oui	Oui	Oui, dans les conditions climatiques moyennes	Oui	Oui, dans les conditions climatiques moyennes	Non	Non	Non
Classe d’efficacité énergétique pour le chauffage de l’eau	Non	Non	Non	Oui	Oui, dans les conditions climatiques moyennes	Oui	Oui, dans les conditions climatiques moyennes	Oui, dans les conditions climatiques moyennes
Puissance thermique nominale en kW	Oui	Oui	Oui, dans les conditions climatiques moyennes	Oui	Oui, dans les conditions climatiques moyennes	Non	Non	Non
Efficacité énergétique saisonnière pour le chauffage des locaux en %	Oui	Oui, plus le rendement électrique en %	Oui, dans les conditions climatiques moyennes	Oui	Oui, dans les conditions climatiques moyennes	Non	Non	Non
Efficacité énergétique saisonnière pour le chauffage de l’eau en %	Non	Non	Non	Oui	Oui, dans les conditions climatiques moyennes	Oui	Oui, dans les conditions climatiques plus froides, moyennes et plus chaudes	Oui, dans les conditions climatiques plus froides, moyennes et plus chaudes
Consommation annuelle d’énergie pour le chauffage des locaux en kWh et/ou GJ PCS	Oui	Oui	Oui, dans les conditions climatiques moyennes	Oui	Oui, dans les conditions climatiques moyennes	Non	Non	Non
Consommation annuelle d’énergie pour le chauffage de l’eau en kWh et/ou GJ PCS	Non	Non	Non	Oui	Oui, dans les conditions climatiques moyennes	Oui	Oui, dans les conditions climatiques moyennes	Oui, dans les conditions climatiques moyennes
Niveau de puissance acoustique	Oui, à l’intérieur	Oui, à l’intérieur	Oui, à l’intérieur et à l’extérieur	Oui, à l’intérieur	Oui, à l’intérieur et à l’extérieur	Oui, à l’intérieur	Oui, à l’intérieur	Oui, à l’intérieur et à l’extérieur
Indication de la capacité à ne fonctionner qu’en heures creuses	Non	Non	Non	Oui	Oui	Oui	Oui	Oui
Précautions particulières pour le montage, l’installation ou l’entretien	Oui	Oui	Oui	Oui	Oui	Oui	Oui	Oui

Pour les chauffe-eau solaires, dû à la présence des capteurs, il faut y rajouter spécifiquement :

la surface d’entrée des capteurs [m²],
le rendement optique,
le coefficient de perte du premier ordre [W/m²K],
le coefficient de perte du second ordre [w/m²K],
le facteur d’angle d’incidence,
la capacité de stockage en litres,
la consommation d’électricité de la pompe [W],
et la consommation d’électricité en vieille [W].

Régulateurs de température

La fiche produit contient au minimum les informations suivantes :

le nom du fournisseur ou la marque commerciale,
la référence du modèle donnée par le fournisseur,
sa classe,
et sa contribution à l’efficacité énergétique saisonnière pour le chauffage des locaux en %.

Ballons d’eau chaude

Est compris dans la fiche produit d’un ballon d’eau chaude :

le nom du fournisseur ou la marque commerciale ;
la référence du modèle donnée par le fournisseur ;
sa classe d’efficacité énergétique ;
ses pertes statiques en W ;
sa capacité de stockage en litres.

Dispositifs solaires

Les informations reprisent dans la fiche produit d’un dispositif solaire concernent :

le nom du fournisseur ou la marque commerciale ;
la référence du modèle donnée par le fournisseur ;
la surface du capteur en m² ;
pour un dispositif solaire associé à un dispositif de chauffage des locaux :
- le rendement du capteur en %,
- la classe d’efficacité énergétique du ballon d’eau chaude solaire,
- les pertes statiques du ballon d’eau chaude solaire en W,
- le volume de stockage du ballon d’eau chaude solaire en litre ;
ou pour un dispositif solaire associé à un chauffe-eau :
- le rendement optique,
- le coefficient des pertes thermiques du capteur solaire en W/m²K,
- le coefficient de dépendance à la température des pertes thermiques en W/m²K²,
- le facteur d’angle d’incidence,
- la capacité de stockage en litre ;
la contribution calorifique non solaire en kWh primaire pour l’électricité ou kWh PCS pour les combustibles (pour les profils de soutirage de M à XXL dans les conditions climatiques moyennes) ;
la consommation d’électricité de la pompe en W ;
la consommation d’électricité en veille en W ;
la consommation annuelle d’électricité auxiliaire en kWh d’énergie finale.

Produits combinés

La fiche des produits combinés doit reprendre les valeurs utiles au calcul de l’efficacité énergétique pour le chauffage des locaux et/ou le chauffage de l’eau du produit combiné considéré. Pratiquement, c’est-à-dire l’ensemble des données reprises dans les fiches d’information respectives des dispositifs formant la combinaison.

Finalement, elle reprendra le détail du calcul de l’efficacité énergétique saisonnière pour le chauffage des locaux et/ou le chauffage de l’eau du produit combiné.

Mesures et calculs

Pour pouvoir déterminer la classe d’efficacité énergétique des produits, il est nécessaire de pouvoir calculer leur efficacité énergétique saisonnière de manière unique, conforme et reproductible afin de pouvoir comparer justement deux produits entre eux.

Dispositifs uniques

Les fabricants et fournisseurs doivent calculer l’efficacité énergétique saisonnière et les autres paramètres techniques de leur produit de manière conforme en appliquant des méthodes de calculs approuvé par l’Union Européenne. Ces données sont fournies dans la documentation technique et dans la fiche du produit et doivent permettre de calculer l’efficacité énergétique saisonnier du produit combiné par le distributeur.

Les règlements européens définissent les hypothèses à prendre lors des tests et les formules à suivre lors du calcul de l’efficacité énergétique d’un produit.

Produits combinés

Pour un produit combiné, le seul élément supplémentaire à calculer est l’efficacité énergétique saisonnière globale pour le chauffage des locaux et/ou de l’eau.

Exemple pour le chauffage des locaux par chaudière combinée à un régulateur de température et un dispositif solaire

η_s = η_gen + c_reg + c_sup + c_sol + c_pac – c_sol/pac

Avec :

η_s : Efficacité énergétique saisonnière du produit combiné pour le chauffage des locaux en %;
η_gen : Efficacité énergétique saisonnière de la chaudière pour le chauffage des locaux en %;
c_reg : Contribution apportée par le régulateur de température en % ;

Classe du régulateur	Contribution en %
I	1
II	2
III	1,5
IV	2
V	3
VI	4
VII	3,5
VIII	5

c_sup = (η_sup – η_gen) x 0,1 : Contribution apportée par une chaudière d’appoint en % ;
η_sup : Efficacité énergétique saisonnière de la chaudière d’appoint pour le chauffage des locaux en % ;
c_sol = [(294 / (11 x P_gen)) x S_cap + (115 / (11 x P_gen)) x V_bal] x 0,9 x (η_cap / 100) x C_bal : Contribution apportée par le dispositif solaire en % ;
P_gen : Puissance thermique nominale de la chaudière pour le chauffage des locaux en kW ;
S_cap : Surface du capteur en m² ;
V_bal : Volume du ballon en m³ ;
η_cap : Rendement du capteur en % ;
C_bal : Coefficient fonction de la classe du ballon ;

Classe du ballon	Coefficient C_bal
A⁺	0,95
A	0,91
B	0,86
C	0,83
D	0,81
E	0,81
F	0,81
G	0,81

c_pac = (η_pac – η_gen) x C : Contribution apportée par une pompe à chaleur d’appoint en % ;
η_pac : Efficacité énergétique saisonnière de la pompe à chaleur d’appoint pour le chauffage des locaux en % ;
C : Coefficient de pondération des puissances thermiques ;

P_sup/(P_gen+P_sup)	Coefficient de pondération C
P_sup/(P_gen+P_sup)	sans ballon d’eau chaude	avec ballon d’eau chaude
0	0	0
0,1	0,30	0,37
0,2	0,55	0,70
0,3	0,75	0,85
0,4	0,85	0,94
0,5	0,95	0,98
0,6	0,98	1,00
≥ 0,7	1,00	1,00

c_sol/pac = min ( 0,5 x c_sol ; 0,5 x c_pac ) : facteur défavorable lorsqu’il y a la contribution solaire et par pompe à chaleur en %

Posted By : Energie-Plus 15 Sep, 2015

Ventilation de l’antenne communale de Louvain-la-Neuve

Présentation du projet

La commune d’Ottignies-Louvain-la-Neuve a pris l’initiative de se doter d’un bâtiment exemplaire sur le plan énergétique lors de la construction de son antenne communale à Louvain-la-Neuve. L’appel à projet du bâtiment date du 2 septembre 2008 et a été obtenu par le cabinet d’architecture DELTA. Le bureau d’étude Matriciel s’est chargé des études énergétiques et le bureau BSolutions des techniques spéciales. Le chantier a été terminé en septembre 2013.

L’antenne communale de Louvain-la-Neuve est située au 1 voie des hennuyers à Louvain-la-Neuve.

Le bâtiment neuf abrite certains services de l’administration communale de la ville d’Ottignies-Louvain-la-Neuve ainsi que des locaux pour le CPAS et l’antenne de police. Il possède de nombreux bureaux individuels et paysagers et plusieurs salles de réunion. Il est également équipé d’une cafétéria, de plusieurs cuisines, de douches au rez-de-chaussée et de toilettes à chaque étage.
Le bâtiment est divisé en deux parties distinctes marquées par la matérialité de ses façades et de sa forme :

la « tour » qui fait office de hall d’entrée, d’accueil, de salle d’attente et de circulation verticale dans le bâtiment et intègre la cafétéria au dernier étage et ;
les plateaux où se situent les bureaux, salles de réunions et sanitaires. Les locaux techniques et l’antenne de police sont situés au rez-de-chaussée.

Vues intérieures de la salle d’attente située dans la « tour » et des bureaux du CPAS.

Ce bâtiment a été pensé et construit avec l’objectif d’atteindre des performances énergétiques passives. Cependant, durant les phases d’analyses, il a été nécessaire de ne pas intégrer la partie cafétéria et hall d’entrée (la tour du bâtiment) dans le modèle passif afin de pouvoir obtenir les performances énergétiques souhaitées. Une petite astuce qui a permis d’obtenir, pour une partie seulement du bâtiment, le label passif !

Le tableau suivant présente un récapitulatif des valeurs cibles pour un bâtiment passif et les résultats obtenus par simulation lors de l’avant-projet de l’antenne communale.

Indicateur	Objectifs	Résultats
Vitrages	G > 50%	52%
Besoin net de chauffage	≤ 15 kWh/m²an	13 kWh/m²an
Besoin net de refroidissement	≤ 15 kWh/m²an	3 kWh/m²an
Surchauffe estivale	<< 10%	8 %
Puissance d’éclairage	< 8 W/m²	7,8 W/m²
Étanchéité à l’air	n50 < 0,6	Atteint par hypothèse
Absence de ponts thermiques	coefficients de transmission linéaires < 0,01 W/mK	Atteint par hypothèse
Ventilateur à courant continu	consommation <0,45 W/(m³/h)	0,35 W/(m³/h)
Récupération de chaleur haut rendement	> 75 %	> 80 %
Consommation d’énergie primaire	< 85 kWh/m²an	67 kWh/m²an

La ventilation de ce bâtiment est son point particulier. En effet, il possède deux modes de ventilation. Le premier est une ventilation mécanique double flux et le second une ventilation naturelle manuelle réalisée par ouverture des fenêtres et cheminées centrales. L’alternance de ces deux modes se fait suivant des conditions bien précises.

Régulation de la température et du renouvellement d’air

Le bâtiment est équipé, pour le chauffage :

d’une chaudière au gaz modulante fonction de la température extérieure suivant un régime nominal 50/30 °C,
de radiateurs avec vannes thermostatiques,
d’une régulation intégrée pour moduler la température de l’air soufflé grâce à un récupérateur de chaleur à plaques de rendement supérieur à 75 % et d’une batterie à eau,
de sondes de température intérieurs et extérieurs.

et pour le renouvellement d’air (mécanique) :

d’un groupe de ventilation de pulsion et d’extraction de 3600 m³/h,
d’une régulation par horloge,
d’une sonde de pression de gaine 500 Pa permettant de faire varier la vitesse des ventilateurs en fonction de l’ouverture (et fermetures) des registres et clapets,
de trois sondes de qualité d’air ambiant agissant, notamment, sur les ouvertures des cheminées et trémies,
d’un capteur de pluie.

Consignes de températures et de confort

De façon générale, la température de confort prévue pour le bâtiment se situe entre 20 et 25 °C. Un programme horaire pour la température de consigne est prévu :

Températures de consignes
Horaire	« Bureaux »	« Tour »
Lundi à vendredi de 7h30 à 17h30 et samedi de 8h à 20h	20 °C	15 °C
La nuit et les Week-ends	15 °C	10 °C

La ventilation hygiénique, ventilation de base, est coupée les nuits et les week-ends.

Du point de vue technique : les principes et valeurs de régulation

Chauffage

La modulation du confort intérieur est réalisée grâce à la chaudière, à un thermostat d’ambiance intérieur, à des vannes thermostatiques et à l’aide d’un programme horaire indiquant le régime d’occupation.

Si la température extérieure est négative, l’activité de la chaudière est maintenue en permanence. Au contraire, si la température extérieure est supérieure à 20 °C ou si l’on travaille en ventilation naturelle, la chaudière est mise à l’arrêt.

Ventilation

Pour la ventilation, le passage d’un mode à l’autre est principalement fonction de la température extérieure. Toutefois, des dérogations sont possibles : en cas de pluies, du dépassement d’un seuil critique pour la qualité de l’air, d’incendie, etc.

Le mode de fonctionnement de la ventilation est le suivant :

Régulation de la ventilation
Température extérieure	Ventilation mécanique	Ventilation naturelle avec ouverture des fenêtres
inférieure à 15 °C	Débit nominal	non
entre 15 °C et 24 °C	Débit minimal	Possible
supérieure à 24 °C	Débit nominal + Free cooling	non

Le débit nominal correspond au débit de conception en s’adaptant aux débits recommandés (pulsés et extraits) de l’annexe C3 de la PEB, elle-même basée sur la norme NBN 13799. Ce type de ventilation suppose que l’air est pulsé et extrait entièrement grâce au système mécanique, les trémies des cheminées centrales sont donc fermées.
Le débit minimal correspond à la ventilation minimale requise pour les sanitaires. Celle-ci est effectuée par extraction. Lorsque la ventilation passe en débit minimal, les ouvrants pour la ventilation naturelle sont ouverts et celle-ci est donc permise dans les bureaux et la tour.
Le free cooling permet le refroidissement du bâtiment durant les périodes chaudes. Il est estimé à 4 vol/h.

Plusieurs dérogations à cette régulation existent, en cas :

de pluies : la ventilation (re)passe en débit nominal et les ouvertures pour la ventilation naturelle sont fermées.
de dépassement du seuil défini de qualité de l’air intérieur : la ventilation (re)passe en débit nominal durant minimum 1h.
de dérogation grâce à un bouton manuel dans la salle de réunion : la ventilation mécanique nominale est forcée dans tout le bâtiment.

Capteur de pluie et bouton de la salle de réunion permettant de déroger à la ventilation naturelle et de forcer la ventilation mécanique.

Finalement, le by-pass du récupérateur de chaleur est activé si la température extérieure est supérieure à 15 °C et qu’elle est inférieure à la température intérieure.

Du point de vue des occupants : une régulation par indicateur lumineux et vannes thermostatiques

Chauffage

Les occupants sont invités, grâce à des affiches, à placer leurs vannes thermostatiques sur la position 3 pour avoir une température équivalente d’environ 20 °C.

Ventilation

Une particularité du site est la présence de témoins lumineux. Ces indicateurs lumineux servent à prévenir les utilisateurs du bâtiment de l’état de fonctionnement de la ventilation :

Lumière verte : la ventilation mécanique est minimal, ouverture des fenêtres autorisée.
Lumière rouge : la ventilation mécanique est nominal, ouverture des fenêtres interdite.

Sous chaque témoin lumineux est disposée une note explicative du fonctionnement de la ventilation et des consignes d’utilisations optimal.

Indicateur lumineux et note explicative disposée dans les couloirs du bâtiment.

Cet affichage visuel est intéressant, car il est simple à comprendre et à mettre en place. De plus, il ajoute un aspect participatif et pédagogique qui permet aux utilisateurs de comprendre le fonctionnement des mécanismes de ventilations au sein de leur bâtiment.

Cependant, cela pourrait être encore plus efficace si le témoin lumineux n’était pas seulement situé dans le couloir où il est uniquement visible si les occupants sortent de leur bureau.

La ventilation naturelle par cheminées centrales

Le bâtiment est équipé d’un système de plusieurs cheminées centrales permettant la ventilation naturelle des locaux, étage par étage suivant les affectations du bâtiment, les bouches d’extraction étant situées dans le couloir.

Organisation des cheminées d’extraction pour la ventilation naturelle de l’antenne communale

Bouches de rejet des cheminées situées en toitures

Ce mode de ventilation naturelle est très intéressant car économique et théoriquement très efficace. Il fonctionne suivant le principe du tirage thermique.

L’air extérieur étant plus frais que l’air intérieur, les fenêtres vont être ouvertes afin de refroidir les locaux. Cet air étant réchauffé monte et finit par être évacué par les bouches d’extraction de la cheminée créant ainsi une circulation de l’air intérieur. En outre, au plus la différence de température sera élevée entre l’intérieur et l’extérieur, au plus le tirage thermique sera efficace et donc augmentera le débit de ventilation. Il est autoadaptatif !

Circulation de l’air dans les locaux en ventilation naturelle

Chaque niveau du bâtiment possède son système de cheminée qui permet un taux de renouvellement d’air théorique de 1.5 vol/h en journée. Théoriquement, on aura donc un débit à chaque étage de :

Étage	Superficie [m²]	Hauteur sous plafond [m]	Estimation du débit [m³/h]
Rez-de-chaussée	209	4	1254
Premier	262	3,22	1265
Deuxième	348	3,22	1680
Troisième	348	3,92	2046

La ventilation mécanique double flux

La ventilation naturelle est couplée à une ventilation mécanique double flux permettant un débit total de 3600 m³/h pour les bureaux.

La ventilation mécanique double flux est là pour assurer la ventilation hygiénique des locaux fonctionnant en parallèle de la ventilation naturelle lorsqu’elle est en fonctionnement, ainsi que la ventilation intensive lorsque les conditions extérieures ne permettent pas une ventilation naturelle. Seules la salle informatique et la cafétéria sont sous ventilation mécanique double flux constante.

L’ensemble des conduits horizontaux passe par de faux plafonds. Les conduits verticaux se situent soit dans des gaines techniques soit directement dans les cheminées centrales. Idéalement, il faudrait vérifier que dans ce dernier cas, les conduits n’entravent pas le bon fonctionnement de la ventilation naturelle.

Les bouches de pulsions sont situées dans les locaux telles que les bureaux, salles de réunion et salles informatiques et l’extraction se fait dans les sanitaires et les cuisines (zones humides).

Circulation de l’air dans les locaux en ventilation mécanique

La centrale de traitement d’air (CTA) est située en toiture. Elle est équipée d’un récupérateur de chaleur à haut rendement (> 80 %) composé d’un échangeur à plaques en aluminium à contre-courant qui permet d’obtenir de bonne économie d’énergie en préchauffant l’air entrant grâce à l’air extrait du bâtiment. Elle possède également une batterie chaude alimentée par la chaudière centrale du bâtiment.

Après la récupération de chaleur et le préchauffage par batterie chaude de 12,2 kW, l’air pulsé dans les locaux est à une température maximale de 24 °C.

Cette CTA ne prévoit finalement pas d’humidificateur ni de déshumidificateur et donc pas de batterie froide. En effet, le climat de la région et la possibilité de free cooling devraient permettre de se dispenser d’un système de refroidissement.

Campagne de mesures

Une petite campagne de mesures des ambiances intérieures a été lancée en août 2015 afin de vérifier les conditions de confort (température, humidité relative et concentration en CO₂) du bâtiment. Cette campagne a consisté en une mesure objective de paramètres d’ambiance, mais aussi en un relevé des ressentis des occupants vis-à-vis de la qualité de l’air intérieur et de leur confort thermique.

Monitoring du bâtiment

Ce monitoring a consisté en la pose de 6 dataloggers (sondes de mesures avec enregistrement des données) dans le bâtiment afin d’observer l’évolution des ambiances intérieures.

Les 6 loggers étaient :

2 sondes mesurant la température, l’humidité relative, la concentration en CO₂,
3 sondes mesurant la température et l’humidité intérieure des locaux,
1 sonde d’extérieur mesurant la température et l’humidité du climat sur site.

Datalogger avec capteur permettant la mesure de la température, de l’humidité relative et de la concentration de CO₂

La mesure du CO₂ a plusieurs intérêts, il permet :

de jouer le rôle d’indicateur de la qualité de l’air,
de mesurer indirectement la concentration des autres polluants par corrélation,
détecter la présence de personnes dans le local,
de déduire l’amené d’air neuf : 30m³/pers/h permet de maintenir 1000 ppm dans l’ambiance avec une concentration extérieure en CO₂ d’environ 400 ppm.

L’ensemble des sondes intérieures ont été réparties dans les bureaux au premier et deuxième étages sous des orientations différentes et également aux fréquentations diverses de manière à représenter la majorité des zones thermique et d’ambiances possibles du bâtiment :

Datalogger	Type de bureau	Superficie	Orientation	Occupation	Apports solaires	Charges hygrothermiques
Température, humidité et CO₂ n°1	Open-space et guichets de la commune	98 m²	nord-ouest	variable	limités	fortes
Température, humidité et CO₂ n°2	Bureau individuel	18 m²	nord-ouest	1 personne	limités	faibles
Température, humidité n°1	Bureau collectif n°1	28 m²	sud-est	3 personnes	importants	moyennes
Température, humidité n°2	Bureau collectif n°2	25 m²	nord-ouest	2 personnes	limités	moyennes
Température, humidité n°3	Bureau d’accueil avec fenêtre ouverte sur le couloir	18 m²	nord-ouest	2 personnes	limités	moyennes

Relevé d’impression d’ambiance par les occupants

Dans chacun des bureaux où un datalogger a été placé, il a été demandé aux occupants de remplir quotidiennement, midi et soir, un relevé d’ambiance intérieur. Les informations récoltées sont de type :

Ouvertures des fenêtres suivant une position ouverte ou fermée;
Ressenti de la qualité de l’air suivant une échelle de valeurs à 5 niveaux de très mauvaise à bonne;
Ressenti de la température suivant une échelle de valeurs de 7 niveaux de très chaud à très froid;
Commentaires ou sensations spécifiques.

De plus, afin de déterminer si des écarts de températures sont dus à une mauvaise utilisation des locaux ou à un mauvais réglage des installations, nous avons demandé à quelques utilisateurs de noter, de manière régulière (midi et soir), la position des fenêtres (ouvertes ou fermées), et leurs ressentis de la température et de la qualité d’air. En plus de déterminé si les installations sont bien utilisées ou non, c’est relevé devraient permettre de comprendre les évolutions de températures relevées par les loggers.

Observations des résultats

Relevé des mesures

Institution			CPAS			Ville		Climat extérieur
Orientation			Nord – ouest		Sud – est	Nord – ouest
Programme			Secrétariat	Bureau			Open space
Surface			18 m²	18 m²	28 m²	25 m²	98 m²	–
Occupation			2 pers.	1 pers.	3 pers.	2 pers.	Variable	–
Températures	24h/24	Min	20,9 °C	21,3 °C	21,2 °C	20,8 °C	20,9 °C	11,9 °C
	24h/24	Max	28,2 °C	27,7 °C	28,2 °C	31,2 °C	26,6 °C	30,4 °C
	Horaire de travail	Min	20,9 °C	21,3 °C	21,2 °C	20,8 °C	20,9 °C	12,4 °C
	Horaire de travail	Max	27,5 °C	27,3 °C	27,2 °C	25,7 °C	25,6 °C	27,9 °C
Humidité relative	24h/24	Min	40 %	37 %	42 %	40 %	38 %	29 %
	24h/24	Max	61 %	60 %	61 %	63 %	60 %	93 %
	Horaire de travail	Min	40 %	37 %	42 %	41 %	38 %	29 %
	Horaire de travail	Max	61 %	54 %	59 %	63 %	57 %	89 %
Concentration en CO₂	24h/24	Min	–	398 ppm	–	–	432 ppm	–
	24h/24	Max	–	1254 ppm	–	–	805 ppm	–
	Horaire de travail	Min	–	483 ppm	–	–	486 ppm	–
	Horaire de travail	Max	–	1254 ppm	–	–	805 ppm	–

Observations

en humidité relative

L’humidité relative intérieure est toujours située dans ou proche (à 3 % près) des plages recommandées par la réglementation à savoir 40 – 60 % sur les lieux de travail.

Aucune incohérence dans son évolution vis-à-vis de l’humidité extérieure et de la température intérieure n’a été relevée.

Dans plusieurs locaux en certaines périodes, l’humidité relative intérieure est quasiment identique à l’humidité relative extérieure ce qui peut attester d’une ouverture des fenêtres prolongée et/ou intensive.

La régulation de l’humidité relative du bâtiment semble donc être correctement réalisée.

en température

Durant les heures de travail, la température intérieure ne dépasse jamais la limite haute de température acceptable définie par la théorie du confort adaptatif. Toutefois dans trois locaux, la température intérieure dépasse 25 °C sur plus de 40 % de la période travail ce qui atteste d’une surchauffe plus importante que prévue.

Globalement, l’on remarque que la température diminue en matinée avec l’enclenchement de la ventilation, puis avec l’arrivée des usagers et l’ouverture des fenêtres, ce jusqu’en milieu et fin de matinée. À partir de là, la température croit jusqu’en fin de journée de travail. Durant la nuit et le week-end, le bâtiment se décharge lentement de sa chaleur interne.

On remarque l’impact de la ventilation mécanique le matin avec la chute de température dès 7h30.

Lorsque la température extérieure dépasse les 24 °C, les fenêtres sont sensées être fermées et la ventilation mécanique active. Or aucune indication dans le relevé des températures n’indique une diminution ou une stagnation à ces périodes. Cela arrive dans les trois locaux qui subissent le plus de surchauffes (T_int > 25 °C).

Dans l’open space et dans le petit bureau individuel du CPAS, l’évolution de la température reste très stable par rapport aux trois autres locaux qui subissent des variations plus importantes (vers le haut) généralement l’après-midi.

L’évolution de la température au cours du temps dans les locaux est difficile à appréhender étant donné que tant le climat extérieur, le fonctionnement de la ventilation et le comportement des occupants vont influencer celle-ci. Toutefois, il est à noter que même si les températures restent dans les limites acceptables de confort, elles dépassent trop souvent les 25 °C surtout que la température extérieure chute appréciablement durant la nuit. Un refroidissement nocturne du bâtiment grâce aux cheminées centrales pourrait peut-être abaisser la température pour démarrer la journée à 20 °C ou tout du moins à la limite basse de température de confort acceptable suivant la théorie du confort adaptatif et donc limiter les surchauffes dans l’après-midi.

en concentration de CO₂

Dans l’open space, la concentration de CO₂ semble ne pas dépasser les 800 ppm soit respecter les réglementations. Toutefois, même les périodes hautes correspondent aux heures d’ouverture de la commune, aucun plafond ne permet d’indiquer qu’une occupation accrue n’entrainera pas le dépassement des 1000 ppm. Il est à noter que l’open space est un espace de près de 100 m² qui est totalement ouvert sur le couloir traversant le bâtiment dans la longueur.

Le deuxième local où une sonde mesurant la concentration de CO₂ a été placée est le bureau individuel orienté nord-est. Dans celui-ci, la variation de CO₂ est beaucoup plus importante et la concentration dépasse durant 2 périodes les 1000 ppm. Une ouverture de la fenêtre marque clairement une chute du CO₂ du local.

Conclusion

Les quelques mesures effectuées ne permettent pas de dire si les principes innovants de ventilation prévus dans l’antenne communale de la ville de Louvain-la-Neuve sont efficaces pour garantir une qualité de l’air optimale et un confort thermique idéal durant l’été. La réponse semble positive dans un premier temps, mais quelques observations isolées devraient être étudiées plus en profondeur et expliqués pour en déterminer l’impact de la régulation de la ventilation.

Posted By : Energie-Plus 27 Août, 2015

Régler les débits de ventilation

Principes de réglage

Avant tout chose, il convient de ne pas confondre : régler les débits d’air ce n’est pas les réguler !

Réguler les débits d’air c’est modifier l’alimentation en air des locaux en fonction de conditions et de paramètres intérieures et ou extérieurs. Par exemple, si la pollution d’un local dépasse un seuil limite, les débits peuvent être automatiquement réguler à la hausse pour évacuer ce trop plein de pollution intérieur.
Régler les débits d’air consiste à effectuer le réglage complet du système juste après son installation (complète !) pour lui permettre d’atteindre les débits prévus lors de la conception. Il s’agit donc du réglage des bouches de pulsion et d’extraction, des clapets de régulation, des ventilateurs, des systèmes de distributions, etc.

Régler une installation, c’est donc assurer dans chaque local le débit d’air nécessaire. Ni plus, ni moins. Par souci de confort et d’économie d’énergie. Cette opération est normalement effectuée par l’installateur avant la réception des travaux, pour ajuster les débits aux valeurs prévues par le bureau d’études. Mais une mise au point ultérieure par le gestionnaire est parfois nécessaire en fonction de l’occupation effective du bâtiment.
L’équilibrage est réalisé dans les conditions normales de fonctionnement, soit

avec portes intérieures fermées, sauf si l’usage courant les destine à rester ouvertes,

avec portes et fenêtres extérieures fermées,
avec l’extraction en fonctionnement dans le cas d’un système double flux.

Il est grandement favorisé par l’existence d’organes de réglage des débits aux bouches et en tête des branches. À défaut, des diaphragmes de réglage peuvent être insérés dans les conduits, mais leur utilisation est moins souple.

Deux principes dirigent le travail :

Tous les débits d’une distribution restent proportionnels entre eux lorsque le débit en tête varie. Autrement dit, si une bouche est réglée pour diffuser un débit double de sa voisine, ce rapport restera quel que soit le débit qui les alimentera.
Ce principe va entraîner le réglage proportionnel de toutes les bouches d’une branche, puis toutes les branches entre elles, sans se soucier du débit effectif. En fin de travail seulement, le débit total souhaité sera réglé au ventilateur… et donc automatiquement à toutes les bouches.
Après équilibrage de l’ensemble, la consommation d’électricité est la plus faible :
- Si au moins un organe de réglage de bouche est totalement ouvert (c’est la bouche la plus défavorisée),
- si au moins un organe de réglage de branche est totalement ouvert (c’est la branche la plus défavorisée),
- et si le registre du ventilateur est ouvert totalement (à partir du moment où le ventilateur a été correctement dimensionné).

Un exemple vaut mieux qu’un long discours :

Calculs

Un programme de simulation de l’équilibrage d’un réseau aéraulique vous permet de tester la méthode, en vous amusant !

Objectif ? En agissant sur les ouvertures de vannes, il faut obtenir les débits souhaités en adaptant les débits réels.

Suggestion : Imprimer préalablement le mode d’emploi ci-dessous pour l’avoir à côté de soi lors de l’utilisation du programme.

Méthodes d’équilibrage de l’installation

Mode d’emploi de l’équilibrage

Commencer par ouvrir tous les organes d’équilibrage du réseau (bouches, têtes des branches, registre du ventilateur). Sur le terrain, il faudra maintenir le registre du ventilateur à une position proche de la fermeture pour ne pas dépasser la limite de charge du ventilateur (à contrôler par la mesure du courant absorbé par le moteur). Dans les réseaux à débit variable, placer les points de consigne des régulateurs de débit à leur valeur maximale.
Réaliser un premier ajustement des débits (régler approximativement le ventilateur pour que son débit soit légèrement supérieur (10 %) à sa valeur nominale, approcher l’équilibrage en tête des branches par un premier réglage grossier). Cette opération permet d’arriver plus facilement au bon résultat sur le terrain. Elle ne doit pas être faite sur le programme de simulation.
Attaquer une branche (de préférence la branche la plus défavorisée) : repérer la bouche la plus défavorisée (voir remarque ci-dessous), mesurer son débit, laisser son réglage ouvert à 100 %, puis régler le débit de toutes les autres bouches de la branche à un débit proportionnel à celui de la bouche la plus défavorisée. Tous les débits obtenus seront incorrects en valeur, mais corrects dans les proportions entre eux.
Procéder de même pour chaque branche.
Régler les registres des têtes de branches de la même manière : les proportions entre branches doivent être correctes, en vous référant à la demande de la branche la plus défavorisée pour laquelle le registre reste ouvert.
Enfin régler le débit du ventilateur à la valeur totale souhaitée. Normalement, si le ventilateur a été correctement dimensionné ou s’il dispose d’un régulateur de débit, le registre du ventilateur devrait rester ouvert à 100 %. Freiner après le ventilateur, c’est appuyer en même temps sur l’accélérateur et le frein d’une voiture…

Exemple pratique.

Dans le programme de simulation, prenons les 2 dernières bouches de la 3^ème branche : elles demandent toutes deux 800 m³/h de débit. Or, sans toucher aux autres organes de réglages, l’une donne 416 m³/h et l’autre 219 m³/h. Fermons l’avant-dernière bouche jusqu’à 82,2 % d’ouverture. Cette fois, les 2 dernières bouches donnent 285 m³/h. Ce n’est donc pas le débit demandé, mais le rapport des débits entre eux est correct : l’avant-dernière bouche donne 100 % de la dernière, l’objectif du réglage est atteint. Après avoir réalisé le même travail avec toutes les autres bouches, il suffira d’adapter le débit total pour que tous les débits soient corrects.

Remarques.

Toucher au débit d’une bouche, c’est modifier le débit de toutes les bouches ! Le réglage est donc plus facile à faire sur ordinateur que sur le terrain : l’ordinateur calcule en permanence le rapport entre tous les débits. Sur le terrain, il faut travailler à deux, l’un restant à la dernière bouche durant tout le réglage de la branche et communiquant à son collègue l’évolution du débit…
Le programme de simulation permet de visualiser de façon didactique les étapes d’un équilibrage de réseau. Il n’est pas destiné à prédire le réglage d’un réseau déterminé… On ne peut donc y intégrer les données particulières de son propre bâtiment.
Ce type de travail est bien adapté aux réseaux pour lesquels la perte de charge des bouches est importante par rapport à la perte de charge des conduits. C’est souvent le cas pour les installations de conditionnement d’air, ce sera sans doute plus difficile dans le cas des réseaux de ventilation.
À la fin d’un équilibrage, il est utile de consigner par écrit les valeurs réglées : débits des bouches, pressions en amont des registres, tension, intensité et vitesse du ventilateur, température du réseau lors de l’opération,…
Il existe des bouches auto-régulatrices : dans une plage de pression donnée, le débit est maintenu relativement constant, ce qui facilite fortement l’opération, voire la rend inutile…
On entend par « bouche la plus défavorisée », celle qui est soumise à la plus faible pression différentielle pour des débits réglés à leur valeur nominale : c’est souvent la bouche la plus éloignée, parce que le trajet le plus long entraîne les pertes de charges les plus élevées. Mais cela peut être parfois l’avant-dernière bouche qui aurait un débit plus élevé et donc également des pertes de charges plus importantes.

Calculs

Si vous faites partie de ceux qui vont toujours voir les réponses à la fin sans chercher, il est possible de visionner le résultat de l’équilibrage… déjà tout fait par un autre ! Il faut admettre que vous avez déjà lu jusqu’ ici…

Posted By : Energie-Plus 27 Août, 2015

Groupe de ventilation

Composition

Le groupe de ventilation correspond à un caisson permettant de centraliser, en un même endroit accessible, la plupart des composants principaux de la ventilation hygiénique suivant le projet.

Dans le cas où le système permet de traiter l’air neuf et de climatiser les locaux on parlera plus souvent de caisson de traitement d’air (CTA).

Les principaux composants que l’on peut retrouver dans le groupe de ventilation ou le caisson de traitement d’air sont les suivant :

Accessibilité et emplacement

Le groupe de ventilation ou la centrale de traitement d’air rassemble un certains nombre des composants d’un réseau de ventilation. C’est pourquoi, peu importe son emplacement, il doit impérativement rester accessible afin de permettre les contrôles, entretiens, inspections, nettoyages, réglages, remplacements, … périodiques et nécessaires.

De manière générale, le groupe de ventilation peut se trouver :

soit à l’extérieur du bâtiment, bien souvent en toiture,
soit à l’intérieur d’un local technique, situé également en haut du bâtiment pour favoriser les prises et rejets d’air.

Mais le plus important est de savoir s’il se situe à l’intérieur ou à l’extérieur du volume protégé et isolé du bâtiment.

Situation dans le volume protégé

C’est la situation la plus recommandée.

Avantages

Si le groupe de ventilation est proche de l’enveloppe, le nombre et la longueur des conduits à isoler sont limités.
Le risque de condensation est réduit dans les conduits d’évacuation.
Le risque de givre est réduit pour la récupération de chaleur.
L’alimentation électrique est interne au bâtiment : pas de percement de l’enveloppe.

Inconvénients

Les conduits de prise et de rejet d’air à l’extérieur perce l’enveloppe isolée et étanche du bâtiment.
L’air froid extérieur entre vie les conduits; les parties de conduits situées entre l’enveloppe et le groupe de ventilation ou le caisson de traitement d’air doivent isolées pour éviter tout risque de condensation ou de refroidissement de l’ambiance intérieure.
De même ces portions de conduits doivent être limités au maximum ce qui peut s’opposer à un emplacement central du groupe de ventilation qui est bénéfique pour la distribution de l’air neuf au sein du bâtiment et à une limitation des pertes de charges.
Le local technique devrait être suffisamment grand, permettre l’accessibilité et l’entretien du caisson et être correctement isolé acoustiquement pour éviter la propagation des bruits des ventilateurs dans le bâtiment.

Situation hors du volume protégé

Il s’agit d’une situation courante mais peu recommandée.

Avantages

Si le groupe de ventilation est proche de l’enveloppe, le nombre et la longueur des conduits à isoler sont limités.
Le groupe est généralement situé en toiture (plate) ce qui permet de disposer de suffisamment de place et de limiter les portion de conduit de distribution à isoler.
Un local technique n’est pas nécessaire mais il faudra veiller à ce que le caisson de traitement d’air soit protéger des intempéries.
Les conduits de prises et rejets d’air sont limités à leur maximum voir quasi inexistants.

Inconvénients

Les conduits de distribution perce l’enveloppe isolée et étanche du bâtiment.
L’air traité au sein du groupe circule dans le conduits de distribution situé à l’extérieur; les parties de conduits situées entre l’enveloppe et le groupe de ventilation ou le caisson de traitement d’air doivent isolées pour éviter de détruire le traitement de l’air effectué au sein du caisson.
Un endroit suffisamment grand et accessible doit être disponible, ce qui n’est pas toujours le cas.
L’alimentation électrique est interne au bâtiment : de percement de l’enveloppe.
Le caisson de traitement d’air est parfois visible ce qui n’est pas toujours très au goût des occupants ou architectes.

Posted By : Energie-Plus 24 Juin, 2015

Concevoir les percements

Principe général

Les jonctions telles que les percements (passage de conduite, caisson de volet, portes, baies vitrées, boîtiers électriques, …) sont toujours des points délicats. On doit vérifier la parfaite jonction du raccord entre la paroi et le percement dès que ce dernier touche la ou les couche(s) de la façade qui assure l’étanchéité à l’air. Si cette jonction présente des espaces, il faut les colmater.

De manière générale, on essayera de réduire au maximum le nombre de percements.

Manchons et fourreaux

Les manchons

Les manchons sont des raccords préfabriqués permettant de réalisé la continuité entre l’élément cylindrique, le conduits ou tuyau, et la surface plane de la paroi. Il est composé d’un élément en forme de cône tronqué, permettant le resserrage autour du conduit, qui est soudé à un élément plan.

Sa mise en œuvre nécessite une place suffisante autour du percement et de la conduite et doit être effectué par l’installateur concerné par la technique.

Le manchon est fixé à la couche d’étanchéité à l’air du mur ou de la toiture grâce à des bandes adhésives simples ou doubles face. Cela nécessite donc que le manchon soit adapté à la nature du pare-air mis en place.

Les fourreaux

Lors de la pose du gros-œuvre, des fourreaux peuvent être mis en place pour accueillir plus tard le passage d’un conduit.

Lorsque le conduit a été mis en place, on dispose un resserrage sur le fourreaux et finalement un manchon souple vient terminer et réaliser la continuité de l’étanchéité à l’air entre l’enduit intérieur et le conduit.

Bruxelles Environnement a édité à une vidéo illustrative du traitement des percements par les câbles et les conduits dans une paroi bois :

Etanchéité à l’air : Percements étanches par les câbles et les conduits – [Vidéo réalisée dans le cadre du projet Conclip, soutenu par Bruxelles Environnement].

Raccords souples

Les raccords souples sont très utiles pour les géométries plus complexes que les cylindres.

Sous forme liquide

Il s’agit ici d’appliquer un liquide effectuant le raccord d’étanchéité à l’air. Cette couche de jonction est renforcée par un géotextile permettant de reprendre les éventuels contraintes et d’éviter que la peinture ne se morcelle et que l’air puisse circuler.

Sous forme de ruban adhésif étirable

Des bandes de raccord plissées existent et permettent la jonction avec un conduit cylindrique. Ces bandes doivent ensuite être raccordées comme une jonction sec-sec avec la membrane pare-air ou une jonction sec-humide avec l’enduit.

Élément préfabriqué pour cheminée

Certains fabricants proposent des sorties de cheminée en toiture préfabriquées garantissant la continuité de l’étanchéité à l’air. Ces systèmes permettent également d’assurer la continuité de l’isolation thermique.

Posted By : Energie-Plus 24 Juin, 2015

Concevoir les menuiseries

Importance de l’étanchéité à l’air des menuiseries extérieures

Les portes et châssis extérieures peuvent déforcer l’étanchéité à l’air globale du bâtiment si leur étanchéité propre n’est pas suffisante. C’est particulièrement le cas si l’étanchéité courante de l’enveloppe extérieur est bonne. Ainsi les châssis peuvent être responsable de près de 50% des fuites d’air.

La perméabilité à l’air d’un châssis est testé en usine et la classe de perméabilité à l’air est généralement communiqué par le fabricant dans ses spécifications techniques.

La norme NBN EN 12207 définit 4 classes de perméabilité à l’air de la classe 1, la moins performante, à la classe 4, la plus performante. Dans une de ses études, le CSTC a montré que la plupart des châssis actuels atteignaient la classe 4 qui est la classe recommandée pour garantir un bonne étanchéité à l’air des menuiseries extérieures.

Performances recommandées pour l’étanchéité à l’air

Concernant les châssis, les STS définissent des niveaux de performance d’étanchéité à l’air (PA2, PA2B, PA3) recommandés en fonction de la hauteur du châssis par rapport au sol.

Voici un tableau (selon les STS 52) reprenant les valeurs de perméabilité à l’air recommandées, en fonction de la hauteur du châssis par rapport au sol :

Hauteur par rapport au sol

Perméabilité à l’air

0 à 10 m

10 à 18 m

18 à 25 m

25 à 50 m

> 50 m

PA2B (1) (3)

PA2B (3)

PA3

(1) Si il n’y a pas d’exigence particulière du point de vue thermique et/ou acoustique, on se contentera d’un niveau PA2.

(2) Si le bâtiment a une exposition sévère (digue de mer), on prendra un châssis de résistance PE3, et on le signalera dans le cahier spécial des charges.

(3) Si on est en présence de locaux avec air conditionné, un niveau PA3 s’avérera nécessaire.

Selon les STS 52 [5] le cahier spécial des charges peut, pour des raisons d’uniformisation ou d’aspect, prescrire le même niveau de performance pour tous les châssis du bâtiment en se basant sur les éléments de construction les plus exposés.

Les critères de choix

Lors du choix des menuiseries extérieures, il convient de faire particulièrement attention aux points suivant pour assurer l’étanchéité à l’air :

La compression des joints entre dormant et ouvrant : le réglage des quincaillerie doit être correctement réalisé pour assure la compression des joints lorsque la fenêtre est en position fermée;

La continuité des joints : la continuité des joints des être vérifiée sur le pourtour du châssis. Les jonctions entre deux joints doivent être soudées ou collées;

Le raccords entre les pare-closes et la menuiserie : l’étanchéité de ces raccords doit être vérifiés. Au besoin, ils peuvent être rendus étanche à l’air au moyen d’un joint souple, par exemple;

Les portes extérieures : le seuil d’une porte donnant vers un espace extérieur ou un espace adjacent non-chauffé est une source de fuite d’air importante. Il faut au minimum prévoir un joint brosse ou une plinthe à guillotine. Le mieux restant la pièce d’appui inférieure.

Posted By : Energie-Plus 24 Juin, 2015

Concevoir les noeuds constructifs

Principe général

Les jonctions telles que les raccords entre les éléments de la construction (façade-toiture, façade-plancher au niveau de la plinthe, …) sont toujours des points délicats. On doit vérifier la parfaite jonction du raccord entre les différents éléments de construction dès que ce dernier touche la ou les couche(s) de la façade qui assure l’étanchéité à l’air. Si cette jonction présente des espaces, il faut les colmater.

La conception ou la vérification de l’étanchéité à l’air des nœuds constructifs d’un bâtiment est une adaptation des principes généraux valables pour les parties courantes et les types de jonction mais une réflexion par rapport à la géométrie du détails doit également être menée.

Les procédés de conception de l’étanchéité à l’air d’un bâtiment décrits et expliqués ci-après sont en grande partie basée sur les détails et conseils techniques donnés par le CSTC dans ses diverses publications.

Façades

Pour assurer l’étanchéité à l’air des façades, les points importants auxquels il faudra faire attention sont les jonctions des murs extérieurs avec les planchers et murs intérieurs, en pied de mur mais également à l’intégration des menuiseries. Les solutions à apporter seront différentes suivant la structure, lourde ou légère, du bâtiment.

Jonction façade-plancher

Dans le cas d’une structure lourde, la continuité de l’étanchéité à l’air est assurée par les enduits des deux pièces superposées et la dalle de plancher en béton coulé. Une attention particulière au joint doit être apportée. Dans le cas de hourdis, il faut s’assurer que le béton de second phase doit correctement remplir les cavités sur le pourtour complet pour assure la continuité entre la maçonnerie, le béton et les enduits.

Dans le cas d’une construction légère, la position de la barrière à l’air doit être pensée dès la conception. En effet il faut prévoir une bande de pare-air à placer en attente sur les murs de pourtour horizontalement avant la mise en place des parois internes pour ensuite pouvoir effectuer le raccord entre les membranes pare-air de deux locaux superposés.

Deux cas existent:

soit le plancher repose sur le mur inférieur auquel cas la bande de pare-air doit être suffisamment longue pour recouvrir le mur intérieur sur une dizaine de centimètres, effectuer le tour du plancher et revenir sur une dizaine de centimètres au niveau de mur supérieur.

soit le plancher est ancré dans le mur de façade qui lui est continu du pied à la corniche auquel cas, la bande en attente, indispensable, doit être placée sur le pourtour là où viendra s’ancrer le plancher. Il conviendra de faire particulièrement attention aux percements et à ne pas déchirer le pare-air lors de la mise en place du plancher. Ce deuxième cas est également valable lorsque l’on isole par l’intérieur et que le plancher est désolidariser du mur extérieur.

Jonction façade-mur de refend

La jonction entre le mur extérieur et un mur intérieur perpendiculaire se fait par la continuité de l’enduit sur les deux faces. Toutefois, il convient de faire attention au encadrement de porte intérieur qui peuvent représenté des endroits de fuites s’ils ne sont pas enduits.

Dans le cas d’une construction légère, la position de la barrière à l’air doit être pensée dès la conception. En effet il faut prévoir une bande de pare-air à placer en attente sur les murs de pourtour avant la mise en place des parois internes pour ensuite pouvoir effectuer le raccord entre les membranes pare-air de deux pièces voisines. C’est le même principe, mais à la verticale, que dans le cas de la jonction façade-plancher.

Jonction façade-dalle de sol

Il convient de faire le raccord entre la dalle de sol coulée sur place qui est normalement intrinsèquement étanche à l’air et la partie courante du mur faisant office d’étanchéité à l’air : l’enduit dans le cas d’une structure lourde ou le pare-air dans le cas d’une structure légère.

On peut donc effectuer soit un raccord en enduisant un film d’étanchéité de sous la chape ou de sous l’isolant dans le plafonnage ou un disposant une couche de mortier périphérique effectuant le raccord entre l’enduit du mur et la dalle de sol.

La feuille d’étanchéité (9) faisant office de pare-air doit remonter suffisamment sur le bord pour être enduit par le plafonnage intérieur sur au moins 2 cm.

Mur de structure.
Bloc isolant.
Isolation sur dalle.
Joints verticaux ouverts.
Membrane d’étanchéité.
Membrane d’étanchéité.
Feuille d’étanchéité.
Feuille d’étanchéité.
Feuille d’étanchéité.
Interruption de l’enduit.
Enduit.

Dans le cas d’une structure légère, une bande pare-air sera placé sur le pourtour pour effectuer la jonction entre la dalle et la paroi légère avant la pose du pare-air du mur en partie courante.

Bruxelles Environnement a édité à une vidéo illustrative du placement d’une telle bande :

Etanchéité à l’air : Pied de mur ossature bois – [Vidéo réalisée dans le cadre du projet Conclip, soutenu par Bruxelles Environnement].

Dans le cas d’une isolation par l’intérieur, la continuité de l’étanchéité à l’air au pied du mur peut se faire en enduisant la membrane d’étanchéité de sous la chape dans le plafonnage ou en raccord avec le pare-vapeur du mur.

Mur existant.
Enduit existant.
Dalle existante.
Film d’étanchéité.
Isolant thermique.
Isolant périphérique.
Membrane d’étanchéité.
Chape armée.
Film d’étanchéité.
Isolant.
Pare-vapeur.
Finition.
Panneau composite.
Mousse isolante.
Carrelage.
plinthe.
Joint d’étanchéité.

Jonction façade-châssis

Les fenêtres et portes extérieures sont toutes autant des percements de l’enveloppe du bâtiment que de l’étanchéité à l’air. Si ces menuiseries extérieurs sont déjà garanties étanche à l’air, il convient d’assurer la continuité entre le châssis étanche et l’élément courant du mur faisant office d’étanchéité à l’air.

Le moyen le plus courant d’effectuer cette jonction est de fixer une membrane d’étanchéité à l’air sur le pourtour du châssis au moyen d’un adhésif avant sa pose. Cette membrane pourra, une fois le châssis en place, recouvrir le tour de la baie et être enduit par le plafonnage ou raccordé au pare-air en partie courante. Une attention particulière devra être portée au coin afin d’éviter les plis surnuméraires et de faciliter la mise sous enduit de la membrane.

Bruxelles Environnement a édité une vidéo illustrative de cette technique :

Etanchéité à l’air : Pose d’une fenêtre, mur en brique, avec isolation par l’extérieur – [Vidéo réalisée dans le cadre du projet Conclip, soutenu par Bruxelles Environnement].

La jonction d’étanchéité à l’air entre le dormant et l’enduit du mur peut également être réalisé avec un joint souple.

Dans le cas d’une structure légère ou d’un mur présentant une épaisseur d’isolation importante, un caisson en panneaux de bois ou en polystyrène haute densité peut être utilisé comme encadrement de la fenêtre. La continuité de l’étanchéité à l’air entre le châssis et le caisson est assuré par un joint continu ou une colle. Le raccord entre le caisson et la partie courante du mur grâce à une bande de membrane d’étanchéité à l’air faisant le pourtour et se noyant dans l’enduit du mur intérieur ou se collant sur le pare-air mis en place.

Toitures inclinées

La barrière d’étanchéité à l’air en partie courante est généralement réalisée avec le pare-vapeur. Il est en effet important d’éviter tout risque de condensation en toiture.

Dans la pente de toiture, la panne représente un point d’attention particulier. Il faut soigner son raccord ou son passage avec le pare-vapeur, le raccord peut se faire soit grâce à un lé en attente, soit en passant sous la panne, cas d’une rénovation par exemple, soit en l’interrompant et en effectuant une liaison avec la panne :

En faisant passer le pare-vapeur sous la panne de manière ininterrompue;

Schéma noeuds constructifs - toitures inclinées- 01.

Première couche d’isolant.
Deuxième couche d’isolant.
Pare-vapeur.

Au moyen d’une bande de pare-vapeur placée en « attente » sur les pannes avant la mise en place des chevrons. Les parties courantes peuvent alors y être collées au moyen d’un ruban adhésif double face. Cette solution est la plus efficace car elle est pensée dès la conception;

Schéma noeuds constructifs - toitures inclinées- 02.

Panne.
Chevron.
Pare-vapeur.
Latte.
Sous-toiture.
Contre-latte.
Couverture.
Bande de pare-vapeur en attente.

Au moyen d’un joint de silicone (uniquement entre pare-vapeur et charpente). Ce joint sera éventuellement caché par la finition;

Schéma noeuds constructifs - toitures inclinées- 03.

Panne.
Chevron.
Pare-vapeur.
Contre-latte.
Sous-toiture.
Latte.
Couverture.
Joint-colle.

En comprimant le pare-vapeur entre un joint souple et une latte, le tout cloué ou vissé;

Schéma noeuds constructifs - toitures inclinées- 04.

Pare-vapeur.
Latte.
Joint souple.

Au moyen d’un ruban adhésif double face adhérant parfaitement au bois.

La finition intérieure final par panneaux de bois ou, par exemple, plaques de plâtres. devra être posée en minimisant le nombre de point de percement du pare-vapeur et en laissant un espace suffisant de 6 cm pour faire éventuellement passer des câbles électriques et installer des prises sans endommager la barrière d’étanchéité à l’air.

Finalement, certaines techniques d’isolation comme la toiture « sarking » mettent en place des panneaux préfabriqués intégrant une couche interne étanche à l’air faisant office de pare-vapeur. Il faudra donc veiller à réaliser une jonction correcte entre les panneaux suivant les recommandations du fabricant ou en utilisant des bandes adhésives.

Jonction toiture-façade

Ce type de jonction est traité soit par recouvrement du pare-vapeur par l’enduit de finition intérieur soit par jonction du pare-vapeur du mur et de celui de la toiture par collage ou ruban adhésif double face.

Pour se prémunir de toutes les déchirures qui pourraient avoir lieu dû aux différentes natures de matériaux, on rajoute un élément faisant la liaison entre l’enduit et la maçonnerie et le pare-vapeur de la toiture. Il convient de laisser aussi suffisamment de souplesse, réalisation d’une « boucle » au pare-vapeur de la toiture lors du raccord.
La jonction entre l’enduit et la finition intérieure de la toiture est réalisée par un joint souple.

Schéma noeuds constructifs - Jonction toiture-façade.

Panne sablière.
Chevron ou fermette.
Planche de rive.
Cale de bois.
Panneaux isolants.
Isolant entre chevrons ou fermette.
Sous-toiture éventuelle.
Contre-latte.
Lattes.
Latte plâtrière.
Couverture.
Gouttière.
Bavette indépendante.
Peigne.
Finition intérieure.

Jonction toiture-pignon

La jonction de la toiture avec un mur de maçonnerie sur le pignon s’effectue en enduisant le pare-vapeur dans la finition intérieure.

Schéma noeuds constructifs - Jonction toiture-pignon.

Isolation
Chevron ou fermette
Isolation ou bloc isolant
Mortier de scellement
Sous-toiture
Contre-latte
Latte
Rejet d’eau
Tuile de rive
Isolant entre chevrons
Pare-vapeur
Finition intérieure

La continuité de la barrière d’étanchéité à l’air peu aussi être réalisée par le collage au moyen de colle ou de ruban adhésif du pare-vapeur de la toiture sur l’enduit sec et propre du dépassement. Dans ce cas une finition intérieur supplémentaire devra être envisagée si les combles sont destinés à l’occupation.

Dans les deux cas, il convient de laisser suffisamment de souplesse au pare-vapeur pour éviter tous risques de déchirure dus aux contraintes qui peuvent apparaître. Un joint souple sera en plus prévu entre l’enduit de la maçonnerie et la finition intérieure de la toiture.

Jonction toiture-châssis

La plupart des châssis à intégrer dans la pente de toiture sont fournis avec un cadre isolant pour permettre la raccord avec l’isolation de la toiture. De même, un pourtour est préfixé au châssis pour faciliter sont intégration et réaliser la jonction avec le pare-vapeur de la toiture inclinée.

Schéma noeuds constructifs - Jonction toiture-châssis.

Contre latte.
latte.
Tuiles.
Solin au-dessus des tuiles à la base du châssis.
Raccord de la sous-toiture au châssis.
Partie mobile de la fenêtre.
Vitrage isolant.
Étanchéité en plomb ou chéneau encastré.
Raccord sous-toiture châssis.
Chéneau en amont de la fenêtre.
Isolation thermique.
Étanchéité à l’air et à la vapeur.
Volige de pied.
Partie fixe de la fenêtre.
Sous-toiture.
Chevron.
Finition intérieure devant espace technique.
Cadre isolant.

Toitures plates

La réalisation de la continuité de l’étanchéité à l’air au raccord entre une toiture plate et le mur de façade se fait de manière similaire à une jonction entre la façade et un plancher :

dans le cas d’une structure lourde par dalle coulée sur place, la continuité de la maçonnerie et de l’enduit de finition intérieur garantit l’étanchéité à l’air;

Exemple de continuité de l’enduit dans le cas d’une continuité mur-toiture plate

dans le cas d’une structure lourde par hourdis, le béton de seconde phase sera utile pour effectuer le raccord de la barrière à l’air;

dans le cas d’une structure légère avec le plancher ancré, un lé en attente fera la liaison avec le pare-vapeur de la toiture;

dans le cas d’une structure légère avec le plancher posé sur le mur, le lé en attente fera le contour du plancher et dépassera suffisamment de chaque côté pour être relié au pare-vapeur du mur d’un côté et à celui de la toiture de l’autre.

Dans tous les cas, un joint souple entre les finitions intérieures du mur et du plafond permettra d’éviter l’apparition de fissures pouvant entraîner des fuites d’air.

Posted By : Energie-Plus 24 Juin, 2015

Concevoir l’étanchéité à l’air

L’étanchéité à l’air : Daniel De Vroey vous conseille from Bruxelles Env. on Vimeo.
L’étanchéité à l’air est méconnue des professionnels car on ne la perçoit pas. Il est pourtant essentiel d’y penser, et ce à toutes les étapes de son projet.

Points d’attention

Avec l’isolation de plus en plus performante de nos bâtiments, leur étanchéité à l’air devient un point important pour contrôler les infiltrations et exfiltrations d’air et avec elles, certaines pertes d’énergie. La tendance actuelle est donc à une étanchéification la plus complète afin de pouvoir contrôler au mieux ces fuites d’air et de pouvoir assurer d’une ventilation efficace des locaux.

Les enduits intérieurs, les bétons coulés sur place et les membranes pare-vapeur sont des éléments intrinsèquement étanche à l’air. L’étanchéité complète de l’enveloppe doit donc être conçue en faisant très attention aux jonctions de ces éléments entre eux et avec les autres éléments de la construction.

Pour cela la mise en œuvre de l’étanchéité à l’air doit faire l’objet de certains points d’attention dès la conception mais aussi sur chantier.

On considère que l’étanchéité à l’air de l’enveloppe extérieur est assurée si :

Ainsi, il conviendra particulièrement de faire attention aux points suivants :

Les procédés de conception de l’étanchéité à l’air d’un bâtiment décrits et expliqués ci-après sont en grande partie basés sur les détails et conseils techniques donnés par le CSTC dans ses diverses publications.

Niveaux de référence

Étanchéité globale

En Wallonie, il n’existe pas de recommandations concernant l’étanchéité à l’air globale d’un bâtiment.

Par contre, la norme européenne EN 13779 recommande un taux de renouvellement d’air maximum à 50 Pa (n50) :

de 1/h pour les bâtiments hauts (> 3 étages);
de 2/h pour les bâtiments bas.

On peut également se référer à la norme NBN D 50-001 qui recommande :

n₅₀ < 3/h si ventilation mécanique,
n₅₀ < 1/h si récupérateur de chaleur.

À titre de comparaison, la région de Bruxelles-Capitale imposera en 2018 un niveau d’étanchéité à l’air n₅₀ < 0.6/h (label passif) pour toute construction neuve, et n₅₀ < 0.72/h pour les rénovations assimilées à de la construction neuve.

Étanchéité des fenêtres

En Belgique, les bâtiments des services publics doivent satisfaire aux exigences d’étanchéité suivantes :

Hauteur du bâtiment (h en [m])	Φ₅₀ [m³/h.m]
h < 10	< 3,8
10 < h < 18	< 1,9
h > 18	< 1,3

Source : STS 52 – Menuiseries extérieures en bois. Fenêtres, porte-fenêtres et façades légères. Institut national du logement – Bruxelles – 1973.

Ces exigences sont relativement sévères par rapport aux autres pays (seuls les pays scandinaves ont des exigences plus sévères).

La figure ci-dessous donne un aperçu des valeurs d’étanchéité à l’air des menuiseries imposées par un certain nombre de pays occidentaux.

Aperçu des exigences d’étanchéité à l’air des menuiseries dans différents pays occidentaux.

Les parties courantes

Volume à étanchéifier et position de la barrière d’étanchéité

Le volume du bâtiment à rendre étanche à l’air est le volume à isoler thermiquement. Ainsi l’écran étanche à l’air doit être placé au plus près de la barrière d’isolation, pour éviter au maximum les circulations d’air entre les deux écrans, du côté chaud de l’isolant, c’est-à-dire du côté intérieur pour un mur extérieur.

Tout comme l’isolation thermique, la position de l’enveloppe étanche à l’air du logement doit être choisie pour éviter le plus de percements de celle-ci et donc éviter des points faibles et des raccords difficiles à mettre en œuvre.

Matériaux de l’étanchéité à l’air

Chaque système constructif présente ses particularités d’un point de vue structurelle, ainsi la conception de l’étanchéité à l’air variera selon le mode de construction choisi : maçonnerie, ossature lourde, ossature bois, structure légère, etc.

Il est admis qu’un matériau est étanche à l’air quand sa perméabilité à l’air est inférieure à 0,1 m³/h.m² sous une différence de pression de 50 Pa.

Ainsi pour les constructions lourdes ou de maçonneries, l’étanchéité à l’air est réalisée au moyen des enduits intérieurs. Dans le cas des constructions légères, telles les ossatures bois, l’étanchéité à l’air peut-être atteinte grâce aux panneaux de bois et au pare-vapeur. Les bétons coulés et les chapes de béton font aussi office d’écran étanche à l’air.

Au contraire, des matériaux comme les maçonneries ou les lambris ne sont pas suffisamment imperméables à l’air et ne peuvent pas être utilisés pour mettre en œuvre la barrière d’étanchéité à l’air du bâtiment !

Remarque : les isolants souples avec feuille étanche à l’air (ex. aluminium) ou les isolants rigides étanches à l’air ne devraient pas non plus être utilisés comme écran à l’air. En effet, les techniques de mise en œuvre d’un isolant souple nécessitent généralement l’ajout d’une structure secondaire ou une installation entre chevrons. Dans ce cas-là, un pare-air supplémentaire sera toujours nécessaire pour assurer l’étanchéité des joints et jonctions. C’est également le cas pour les isolants rigides même si leur performance d’étanchéité à l’air est élevée.

L’enduit intérieur

Les enduits intérieurs n’ont pas qu’une qualité esthétique ! Ils ont une performance d’étanchéité à l’air élevée pour autant que l’épaisseur soit suffisante et que l’enduit ne se fissure pas (les fissurations peuvent être une source de fuites d’air). C’est pourquoi, on privilégie une couche minimale de 6 mm d’épaisseur lors de sa pose.

Lors de la conception et la pose du plafonnage ou de l’enduit, il convient de faire particulièrement attention aux endroits cachés : derrière une plinthe, un encadrement de porte ou de fenêtre, derrière une gaine, un mur de brique apparent, … Il faut veiller à la continuité de l’étanchéité à l’air même en ces endroits-là.

L’enduit intérieur fait office de barrière d’étanchéité à l’air lors de la conception d’un mur creux dont les éléments (briques, blocs de béton,…) sont très peu étanches à l’air dû aux cavités présentes dans la matière.

Remarque : les plaques de plâtres sont étanches à l’air en elles-mêmes, mais la réalisation de joints est difficile et les apparitions de fissures à ces endroits sont fréquentes.

Le pare-vapeur ou pare-air

Pour les structures bois et plus généralement pour les structures légères, ce sont les membranes films souples les plus utilisées comme écran à l’air. Dans ce cas-là, la membrane combine les fonctions de pare-vapeur et d’étanchéité à l’air.

Dès lors comme pour les pares-vapeurs, les points d’attention se situeront principalement aux joints de raccord entre les lés de deux parties courantes. De même, les jonctions entre le pare-air et les autres éléments de la construction sont importantes pour garantir l’étanchéité complète du bâtiment.

Les panneaux de bois

Pour une construction en ossature bois ou en panneaux de bois pleins, il n’est pas rare que des panneaux de bois servent à rigidifier la structure. Ces panneaux sont composés de fibres de bois ou de fibres de bois et ciment. Certains ont une perméabilité à l’air inférieur à 0,1 m³/h.m² sous 50 Pa. Ainsi comme les enduits intérieurs n’ont pas qu’une fonction esthétique, ces panneaux de bois n’ont pas qu’une fonction structurelle et peuvent faire office de barrière étanche à l’air.

Dans ce cas, la mise en œuvre devra particulièrement faire attention à ce que les joints entre les panneaux soient rendus étanches à l’air également !

Le béton coulé

Comme les enduits, le béton coulé in situ présente des performances d’étanchéité à l’air importantes. Il convient également de porter une attention particulière aux joints et au jonctions périphériques.

Les jonctions

Pour concevoir efficacement l’étanchéité à l’air d’un bâtiment, il faut correctement réaliser les jonctions et joints entre les parties courantes. Les matériaux utiles à la mise en œuvre de l’étanchéité à l’air sont de type : enduits, films ou panneaux.

On distingue ainsi trois types de jonctions possibles à mettre en place :

la jonction sec-sec, par exemple entre deux panneaux de bois;
la jonction sec-humide, par exemple entre un film et un enduit;
et la jonction humide-humide, par exemple entre deux enduits de façades.

La jonction sec-sec

Ce type de jonction est réalisé au moyen de colle, mastic, bande adhésive ou avec un élément de compression mécanique.

La jonction sec-sec peut être réalisée entre :

deux lés de pare-air par un ruban adhésif simple ou double face, par une latte de serrage support par un collage ou par agrafe sur support.
un lé de pare-air et une surface d’enduit sec par collage ou ruban adhésif.
deux panneaux de bois par joint souple ou ruban adhésif.
deux surfaces d’enduit sec par un joint souple.

Dans le cas du raccord entre deux bandes de membranes pare-air, il convient de :

vérifier la propreté des parties à coller, souder ou compresser;
assurer un chevauchement suffisant des parties. Le ruban adhésif ou la colle ne sont que des moyens de jonction et ne peuvent pas être considérées comme des membranes étanches à l’air même si elles le sont;
si la structure est en bois, les membranes peuvent être agrafées mais celle-ci devront être recouvertes de ruban adhésif;
éviter de tendre la membrane d’étanchéité, afin de ne pas lui imposer des contraintes qui pourraient mener à des déchirures.

Ruban adhésif

Latte de serrage

Remarque : dans le cas ou les lés sont perpendiculaires à la structure, la jonction doit s’effectuer sur un support généralement souple comme de l’isolant. Un assemblage soit par chevauchement soit par joint debout et collage ou moyen de colle ou ruban adhésif double face avec une grande précision doit être réalisé.

La jonction sec-humide

Une jonction entre un film pare-air ou un panneau de bois et le mur enduit peut devoir être réalisée entre les menuiseries et la façade ou par exemple entre la toiture et le mur de pignon.

La membrane, partie sèche, doit être « noyée » dans l’enduit, partie humide, pour garantir la continuité de la barrière d’étanchéité à l’air. Il est donc nécessaire de prévoir un raccord suffisamment long, en attente, lors de la pose de la membrane pare-air en toiture ou au châssis pour effectuer le raccord.

La partie sèche doit pouvoir être enduite sans perdre ses caractéristiques physiques sans lui induire des contraintes qui pourraient la déchirée. Si ce n’est pas le cas, des bandes noyées existent et permettent de faire le raccords avec la membrane pare-air.

Exemple de jonction sec-humide de la toiture avec le mur de pignon : la membrane du pare-air a été laissée suffisamment longue pour ensuite être « noyée » dans l’enduit lors de la pose de celui-ci

Isolation
Chevron ou fermette
Isolation ou bloc isolant
Mortier de scellement
Sous-toiture
Contre-latte
Latte
Rejet d’eau
Tuile de rive
Isolant entre chevrons
Pare-vapeur
Finition intérieure

La jonction humide-humide

La jonction entre deux faces d’enduits, par exemple dans le coin d’une pièce est théoriquement la plus facile à réalisée, dans les règles de l’art du plafonneur.

Toutefois, le bâtiment doit pouvoir vivre et dans certains cas pour éviter l’apparition de fissures, deux parois doivent être désolidarisées, c’est particulièrement le cas à la jonction mur-plafond. L’enduit n’étant plus continu, on placera un joint souple afin de garantir la continuité de l’étanchéité à l’air.

Posted By : Energie-Plus 29 Mai, 2015

Rénovation de l’éclairage de deux locaux d’un bâtiment de bureaux du CSTC

Étude de cas réalisée par le Centre Scientifique et Technique de la Construction (CSTC)

Introduction

L’objectif de la rénovation présentée ici était d’étudier l’état de l’art des solutions LEDs existantes en 2014. Deux locaux ont été rénovés avec, comme objectifs, une réduction de la consommation d’énergie d’éclairage mais aussi une augmentation du confort visuel général.

Les deux locaux rénovés se trouvent dans le bâtiment de bureaux du CSTC situé, Lozenberg 7 à 1932 Sint-Stevens-Woluwe (Zaventem). Le hall d’entrée a été rénové en « uplamping », c’est à dire que seules les lampes ont été changées alors que le hall de réception a été rénové plus profondément, puisque les luminaires et les dalles de faux-plafond ont été remplacés.

Hall d’entrée

Le hall d’entrée fait 4,55 m sur 9,95 m et a une hauteur sous plafond de 2,7 m. Il n’y a pas de fenêtre mais la double porte est entièrement vitrée et apporte un peu de lumière naturelle. Le plafond est composé de profilés en aluminium gris foncés. Les murs sont peints en blanc et le sol est recouvert de carrelages émaillés clairs.

Hall d’entrée 1

Initialement, le hall d’entrée était éclairé par 24 spots halogènes intégrés au plafond (voir figure ci-dessous), disposés de manière irrégulière. Un mélange de lampes avait été fait ; la majorité des lampes avaient les caractéristiques suivantes :

Caractéristique des lampes avant rénovation
Diamètre	50 mm
Tension	12 V
Puissance	50 W
Intensité lumineuse maximale	2000 cd
Température de couleur	3000 K
Indice de rendu de couleurs	97
Angle d’ouverture	36°

La position des lampes n’était pas modifiable, à moins de démonter entièrement le faux-plafond, ce qui n’était pas la volonté de l’exploitant du bâtiment. Les lampes étaient commandées manuellement au moyen d’un interrupteur on/off placé sur le mur.

Spot halogènes encastrés

Rénovation

Les lampes choisies pour remplacer les spots halogènes sont des lampes LEDs de deux puissances et d’angles d’ouverture différents. Pour l’éclairage général (20 lampes), le type de lampe LED a été choisi de manière à ce que son flux soit équivalent au flux fourni par la lampe halogène de 50W qu’elle remplace. L’angle d’ouverture a été choisi le plus large possible, c’est-à-dire égal à 36°.

Devant l’ascenseur (4 lampes), les lampes ont une puissance plus petite (flux équivalent à celui d’une lampe halogène de 35W) et un angle d’ouverture plus petit (24°).

Caractéristique des deux lampes LED utilisées en rénovation
Lampes	devant l’ascenseur	autres
Diamètre	54 mm	54 mm
Tension	12 V	12 V
Puissance	7 W	10 W
Intensité lumineuse maximale	2200 cd	1560 cd
Température de couleur	3000 K	3000K
Indice de rendu de couleurs	80	80
Angle d’ouverture	24°	36°
Diagramme polaire

Éclairements

Les mesures d’éclairement ont été prises ponctuellement à une hauteur de 85 cm du sol. Comme les lampes de type « spot » ne fournissent pas un éclairement uniforme, une prise de mesures d’éclairement suivant une grille aurait nécessité pour être représentative, un maillage très serré.

Les valeurs observées montrent que les niveaux d’éclairement ponctuels atteints après « uplamping » sont d’un ordre de grandeur identique à celui obtenu avant « uplamping ».

Éclairements mesurés (lux)
Avant « Uplamping »	Après « Uplamping »

Apparence visuelle, distribution des luminances dans le champ visuel et éblouissement

Vues intérieures et luminances mesurées
Avant « Uplamping »	Après « Uplamping »


Luminance maximum : 291 000 cd/m² UGR = 15,9	Luminance maximum : 28 600 cd/m² UGR = 14,7

On remarque que sur le sol, les contrastes sont plus marqués avec les lampes LED alors que c’est l’inverse sur les murs. Ces ‘taches de lumière’ ont été jugées inconfortables par les occupants.

La luminance maximum atteinte est plus importante avec les lampes halogènes. L’indice d’éblouissement (UGR) est également plus grand avant « uplamping ». Notons cependant que les normes européenne sont respectées dans les deux cas (UGR<22). Par contre, le niveau de luminance maximal atteint avant « uplamping » est très haut et traduit un éblouissement certain. Les valeurs communément acceptées pour un éblouissement direct sont de 2500 à 3000 cd/m². Et donc, si on suit ces valeurs, même l’éclairage LED peut induire un éblouissement direct si on regarde les lampes.

Calcul du temps de retour sur l’investissement

Le tableau ci-dessous donne le calcul précis réalisé pour évaluer le temps de retour sur investissement de la rénovation. On observe que ce temps de retour est d’un an et 6 mois, ce qui est très court.

	Avant « Uplamping »	Après « Uplamping »	Économie
Énergie
Nombre d’heure de service	2 280 h/an	2 280 h/an
Puissance installée	1×50 + aux = 55 W	1×10 + aux = 15 W 1×7 + aux = 12 W
Nombre de pièces	24	20 4
Puissance totale	1,32 kW	0,348 kW	74%
Consommation	3 010kWh/an	793 kWh/an	2 216 kWh/an
Émissions de CO₂	0,900 tonne/an	0,237 tonne/an	0,663 tonne/an
Consommation
	512 €/an	135 €/an	377 €/an
Coûts de maintenance
Durée de vie de la lampe	5 000 h	30 000 h 40 000 h
Prix de la lampe*	2,01 €/pce	20,71 €/pce 18,34 €/pce
Prix annuel de l’installation	22,00 €	31,48 € 4,18 €
Coût de la main-d’œuvre	10′ x 25 €/h = 4,17 €/pce	10′ x 25 €/h = 4,17 €/pce
Coût total annuel de la main-d’œuvre	45,60 €	6,34 € 0,95 €
Coût annuel de la maintenance	68 €	43 €	25 €/an
Investissement
Coût de démontage		0 €/pce
Coût d’achat		20,71 €/pce 18,34 €/pce
Coût d’installation		10′ x 25 €/h = 4,17 €/pce
Coût d’investissement		587,64 €
Temps de retour
		1 an et 7 mois
	* Prix en août 2014 Hypothèses : 0.299 kg CO₂ / kWh et coût de l’énergie 0,17€/kWh Tous les prix sont HTVA

Hall de réception

Le hall de réception mesure 6,45 m de long sur 6,8 m de large. Sa hauteur sous plafond est de 2,7 m. Cet espace dessert cinq salles de réunion et est connecté à un couloir qui conduit aux autres locaux situés au rez-de-chaussée. Il n’y a aucune fenêtre donnant sur ce hall.

Le faux-plafond est constitué de dalles de faux-plafond de couleur blanche. Les murs sont peints en blanc et le tapis est gris foncé.

Hall de réception et spot Halogène

Le hall de réception est éclairé par 37 spots halogènes de 110 mm de diamètre total, contenant des lampes de 50 mm de diamètre, et commandés par un interrupteur on/off.

Caractéristique des lampes avant rénovation
Diamètre	50 mm
Tension	12 V
Puissance	50 W
Intensité lumineuse maximale	2000 cd
Température de couleur	3000 K
Indice de rendu de couleurs	97
Angle d’ouverture	36°

La structure du faux-plafond permettait de modifier le nombre et la disposition des luminaires.

Rénovation

Après une étude par simulation ainsi que des essais sur site, deux types de luminaire ont été sélectionnés. Afin d’améliorer l’uniformité et l’effet d’éblouissement que les luminaires de type downlight peuvent générer, le nombre de luminaires installés a été augmenté mais leur flux lumineux a été gradué pour fournir les niveaux d’éclairement souhaités. Les luminaires ont été disposés selon le plan ci-dessous :

Plan de positionnement des luminaires après rénovation ( O Downlight de 24 W et o spot de 12,7 W)

Caractéristique des luminaires LED installés
Luminaires	Downlight	Spot
Diamètre	216 mm	85 mm
Illustration
Puissance	24 W	12,7 W
Flux lumineux	2 230 lm	655 lm
UGR	21,4	15,5
Efficacité lumineuse	93 lm/W	52 lm/W
Diagramme polaire

Hall de réception après rénovation

Éclairements

Les mesures d’éclairement de la situation initiale ont été prises ponctuellement à une hauteur de 85 cm du sol. L’éclairement final a été mesuré selon une grille de 13 x 12 points.

Positionnement des luminaires et cartographie des éclairements
Situation initiale	Après rénovation – éclairage à 100%	Après rénovation – éclairage à 60%

Nous notons que les valeurs d’éclairement sont hautes mais que l’uniformité ne respecte pas strictement la norme européenne qui demande 0.6 minimum.

Une gradation du flux lumineux des luminaires à 60% permet un éclairement moyen de 535 lx, tout en gardant une uniformité de 0.45 (ce qui ne correspond pas à la valeur demandée par la norme). Nous verrons, en analysant les luminances et l’éblouissement que le fait de graduer les lampes permet de respecter la norme en terme d’indice d’éblouissement, qui n’est pas atteint pour un éclairage à 100%.

Éclairements réalisés	Après rénovation – éclairage à 100%	Après rénovation – éclairage à 60%
minimum sur le plan de travail : E_min	375 lux	240 lux
maximum sur le plan de travail : E_max	1357 lux	1165 lux
moyen sur le plan de travail : E_moy	803 lux	535 lux
Uniformité : U_o	0,47	0,45

Apparence visuelle, distribution des luminances dans le champ visuel et éblouissement

Luminances et UGR mesurées
Vue intérieure	Éclairage à 100%	Éclairage à 60%

Luminance maximum	180 000 cd/m²	90 000 cd/m²
UGR – vue 1	22,1	19,7
UGR – vue 2	21	18,3
UGR – vue 3	23,6	21

Plan de positionnement des luminaires et points de vue des mesures UGR

Calcul du temps de retour sur l’investissement

Le tableau ci-dessous donne le calcul précis réalisé pour évaluer le temps de retour sur investissement de la rénovation. On observe que ce temps de retour est de 9 ans et 4 mois, ce qui est beaucoup plus long que le temps de retour calculé lors du « uplamping », bien que l’économie d’énergie est un peu plus importante dans ce dernier cas (83 % pour 74 % dans le cas du « uplamping »).

Ceci est principalement dû au coût d’investissement qui est de plus de 10 fois le coût d’investissement nécessaire pour le « uplamping ». Néanmoins, l’économie d’énergie n’est qu’un des différents objectifs visés par cette intervention. L’amélioration du confort visuel entre autres, a été en majorité, fortement apprécié par les occupants.

	Avant « Uplamping »	Après « Uplamping »	Économie
Énergie
Nombre d’heure de service	2 280 h/an	2 280 h/an
Puissance installée	1×50 + aux = 55 W	1×13 = 13 W 0,6×24 = 14,4 W
Nombre de pièces	37	10 15
Puissance totale	2,04 kW	0,346 kW	83%
Consommation	4 640kWh/an	789 kWh/an	3 851 kWh/an
Émissions de CO₂	1,39 tonne/an	0,24 tonne/an	1,15 tonne/an
Consommation
	789 €/an	134 €/an	655 €/an
Coûts de maintenance
Durée de vie de la lampe	5 000 h	30 000 h 50 000 h
Prix de la lampe*	2,01 €/pce	75 €/pce 95 €/pce
Prix annuel de l’installation	34,00 €	57,00 € 133,00 €
Coût de la main-d’œuvre	10′ x 25 €/h = 4,17 €/pce	15′ x 25 €/h = 6,25 €/pce
Coût total annuel de la main-d’œuvre	70 €	5 € 4 €
Coût annuel de la maintenance	104 €	199 €	– 95 €/an
Investissement
Coût de démontage		16 x 25€/h = 400 €
Coût d’achat		4 776 €
Coût d’installation		40h x 25 €/h = 1 000 €
Coût d’investissement		6 176 €
Temps de retour
		11 ans
	* Prix en août 2014 Hypothèses : 0.299 kg CO₂ / kWh et coût de l’énergie 0,17€/kWh Tous les prix sont HTVA

Posted By : Energie-Plus 27 Avr, 2015

Choisir un système de déshumidification

Préalable : le besoin de déshumidification

En Belgique, l’humidité absolue extérieure dépasse rarement les 15 gr d’eau par kilo d’air, ce qui, pour des températures de l’ordre de 25° correspond à 70% d’humidité relative.

Température et humidité extérieure pour un mois de juillet moyen à Uccle.

Un tel niveau est confortable, et cela correspond à l’intuition : il est rare que l’on ait, en été, une sensation d’humidité exagérée, comme on le ressent sous les tropiques.

Trois cas de figure vont néanmoins justifier l’installation d’un système de deshumidification.

Le respect d’une consigne stricte

Théoriquement, un inconfort thermique lié à une trop grande humidité n’apparaît pas à moins de 70% d’humidité relative. Des exigences plus strictes peuvent cependant être énoncées par l’occupant, par exemple en référence à la norme NBN EN 15251. Tout comme pour l’humidification, des spécifications rigides dans un cahier des charges tel que « maintien des locaux à 21°C et 50 % HR » vont entraîner des gaspillages énergétiques. Au minimum, des seuils minimum et maximum doivent être exprimés, et pourquoi pas des périodes de dépassement autorisées (5… 10% du temps).

Quelque soit le niveau maximal d’humidité toléré, celui-ci ne pourra pas être maintenu à tout moment à l’intérieur d’un bâtiment sans recours à une installation de deshumidification. Il suffit en effet d’une météo orageuse pour que le niveau d’humidité de l’air extérieur devienne inconfortable.

L’acceptabilité de dépassements ponctuels du seuil d’humidité est comparable à l’acceptabilité de températures élevées dans un bâtiment. Elle dépendra de la capacité d’action de l’occupant (créer un courant d’air?… les moyens d’action contre une humidité trop élevée sont limités), de sa compréhension de l’origine de l’inconfort et de sa durée prévisible (« Ca va tomber ce soir! »), etc.

Enfin, il faut garder à l’esprit que la mesure dans la reprise d’air est souvent faussée, par l’échauffement de l’air au niveau des luminaires, notamment. Il n’est donc technologiquement pas simple de garantir un strict respect d’une consigne d’humidité.

La production d’humidité à l’intérieur

La présence d’occupants et de certaines activités dans un bâtiment dégagent de l’humidité : on parle de 70 à 100 gr d’eau par heure et par personne pour un travailleur de bureau. Cette humidité est diluée dans l’air neuf, et représente en conséquence une charge non négligeable de 1.9 à 2.8 gr d’eau par kilo d’air, sur base d’un débit d’air neuf de 30 m³/(h.personne).

Ajouté à l’humidité extérieure estivale, cette charge justifie le système de déshumidification. Existe-t-il une alternative? Oui : si le bâtiment est conçu pour fonctionner selon un mode « free cooling » lors des journées d’été, le taux d’air neuf sera beaucoup plus important, typiquement plus de 100 m³/(h.personne) dans le cas d’une ventilation naturelle. La charge d’humidité liée à l’occupation représente dès lors moins de 1 gr d’eau par kilo d’air, et les périodes de temps où cette charge, ajoutée à l’humidité extérieure, provoque un inconfort est limité.

Le risque de condensations surfaciques

Si dans le local se trouve un émetteur de refroidissement qui n’autorise pas de condensations surfaciques, tel qu’un plafond rayonnant ou une dalle active, il peut être nécessaire de contrôler le taux d’humidité de l’ambiance. Ces systèmes sont normalement conçus pour limiter le risque de condensation : ils sont alimentés avec une température d’eau la plus élevée possible, de façon à être au-dessus du point de rosée de l’ambiance.

Par exemple, avec un régime de température d’eau de 17°-20° dans un plafond rayonnant, un simple refroidissement de l’air à 16° est suffisant pour éviter les condensations. La température de rosée est donnée dans le tableau ci-dessous pour différentes combinaisons de température et d’humidité:

Température de l’ambiance	Humidité relative de l’ambiance	Température de rosée
21	50	10,19
	60	12,95
	70	15,33
23	50	12,03
	60	14,82
	70	17,24
25	50	13,86
	60	16,70
	70	19,15

La déshumidification concrètement

En pratique, la déshumidification d’une ambiance se fait par pulsion d’un air « asséchant », c’est à dire dont l’humidité absolue est inférieure à celle de l’ambiance. Pour produire cet air relativement sec, le principe couramment utilisé est la condensation : mis en contact avec une batterie d’eau glacée dans une centrale de traitement d’air, l’air se refroidit au-delà de son point de rosée et l’humidité excédentaire condense. Mais l’air sec obtenu est trop froid pour être amené tel quel dans un local. Il provoquerait un courant d’air inconfortable, voir une condensation malvenue de l’air du local à la sortie de la bouche du pulsion. Une postchauffe est donc généralement prévue au moyen d’une batterie alimentée en eau chaude ou d’une résistance électrique.

C’est le principe expliqué sur le diagramme de l’air humide ci-dessous :

On dispose au départ d’un air extérieur à 28°C et 17 greau/kgair (70.7%HR – point E) dont la température de rosée est de 22°C.

Le passage par la batterie d’eau glacée amène à 10.5°C et 8 greau/kgair (100%HR – point X). L’air a perdu environ 9 greau/kgair.

La postchauffe ramène à une température de soufflage confortable de 16°C pour 8 greau/kgair (70%HR – 36kJ/kg – point S).

Les conditions d’ambiance qui seront créées grâce à la pulsion de cet air dépendent du débit, de la production d’humidité par l’occupation, etc. Si l’on se base sur un dégagement intérieur dilué dans l’air neuf de 3 greau/kgair on arrive à 8+3=11 greau/kgair, ce qui, à 25°C, correspond à une humidité relative d’un peu plus de 50%.

Puisque la déshumidification se fait par condensation de l’humidité de l’air sur une batterie de refroidissement, la plupart des systèmes de production de froid traditionnels peuvent être utilisés. La seule condition est de disposer d’une batterie d’eau glacée, pour pouvoir amener l’air à une température suffisamment basse.

Oui mais… dans les pages sur la climatisation, il est dit qu’il faut choisir des systèmes de refroidissement à haute température, pour mieux valoriser la fraîcheur de l’environnement. Alors quoi ?

Il y a là en effet un conflit. L’expression d’un besoin de déshumidifier peut disqualifier des techniques intéressantes pour le refroidissement telles que les systèmes de geocooling ou de refroidissement adiabatiques. Ces techniques sont-elles donc à l’arrivé moins intéressantes qu’escompté? Pas nécessairement, car:

Le système de production de froid qui assure la déshumidification de l’air et celui qui est chargé du contrôle de la température des locaux ne sont pas forcément les mêmes. Les systèmes d’air conditionné des années 70 et 80, dans lesquelles des grands débits d’air froid assuraient le contrôle simultané de la température et de l’humidité n’ont plus autant la cote aujourd’hui. Le contrôle thermique des locaux se fait de plus en plus par boucle d’eau et plafonds rayonnants ou poutres froides, tandis que le traitement de l’humidité reste assuré par la pulsion de l’air hygiénique. Si les distributions sont différentes, les modes de production pourraient l’être aussi.

Combinaison d’un top cooling alimenté par une machine frigorifique à compression et de plafond rayonnants alimentés par un geocooling.

Le besoin de contrôle de l’humidité en été n’est sans doute pas aussi impérieux que celui de contrôle de température. Si l’approche de la conception du bâtiment et des systèmes est de limiter la consommation d’énergie en été par un contrôle des charges thermiques et un système de refroidissement à « haute température », peut-être n’est-il pas nécessaire de déshumidifier? Des inconforts ponctuels peuvent parfois être acceptés par les occupants. En outre, des températures intérieures légèrement plus élevées modifient sensiblement l’humidité relative : par exemple, pour une même humidité absolue de 13 greau/kgair, tolérer un glissement de température de 24 vers 26°C fait passer l’humidité relative de 70% à un petit peu plus de 60%.

Et puis, il existe une alternative à la déshumidification par batterie d’eau glacée : la roue dessicante, qui permet de refroidir et déshumidifier l’air pulsé au moyen… d’une source de chaleur. C’est donc une piste intéressante lorsque le bâtiment n’est pas équipé d’une machine de refroidissement traditionnelle.

Eléments d’une roue dessicante.

Enfin, pour la postchauffe, la question n’est pas différente de celle du choix d’une batterie de préchauffage de l’air neuf.

La consommation énergétique de la déshumidification

Le calcul de la consommation d’énergie pour la déshumidification est fonction de la chaleur de vaporisation de l’eau (0,694 Wh/gramme) et de la somme des écarts entre l’humidité extérieure et l’humidité de l’ambiance.

Puisque la déshumidification va systématiquement de pair avec le refroidissement, il est utile de s’intéresser au coût du mètre cube d’air traité en été. Celui-ci est de l’ordre de 55 kJ/m³d’air, en ce compris la postchauffe, pour un point de soufflage à 16°C et 70%HR. S’il n’avait pas été nécessaire d’abaisser la température sensiblement plus bas que le point de soufflage à des fins de déshumidification, pour de réaliser une post chauffe, le coût énergétique n’aurait été que de 35 kJ/m³. On le voit, le traitement de l’humidité augmente considérablement le coût du traitement de l’air.

Pour réaliser vos propres bilans annuels, des outils de calcul des grammes-heure de déshumidification sont disponibles.

Enfin, une étude de cas détaillée de la consommation d’énergie liée à la déshumidification dans une salle d’opération montre le potentiel de réduction de cette consommation par le choix des consignes : une consigne flottante offre près de 80% d’économie par rapport à une consigne fixe.

Posted By : Energie-Plus 2 Avr, 2015

Prix de l’énergie

Les catégories de consommateurs

Les tarifs sur l’électricité se découpent en différentes catégories en fonction de la consommation annuelle du client. Pour harmoniser le recueil des données entre les pays de l’Union Européenne, Eurostat a définit des clients types d’électricité en deux grandes classes, avec plusieurs sous-catégories : domestique (D) et industriel (I).

Classification électricité Eurostat		Minimum	Maximum	Consommation type (dont de nuit)	Habitation standard
Domestique [kWh/an]	DA	–	< 1 000	600 (-)	50 m² 2 chambres et cuisine
	DB	1 000	< 2 500	1 200 (-)	70 m² 3 chambres et cuisine
	DC	2 500	< 5 000	3 500 (1 300)	90 m² 4 chambres et cuisine
	DD	5 000	< 15 000	7 500 (2 500)	100 m² 4-5 chambres et cuisine
	DE	15 000	–	–	–
Industriel [MWh/an]	IA	–	< 20	–
	IB	20	< 500
	IC	500	< 2 000
	ID	2 000	< 20 000
	IE	20 000	< 70 000
	IF	70 000	<150 000
	IG	150 000	–

En Wallonie, des clients types sont également définis suivant le type de raccordement électrique.

Catégorie de client suivant le type de raccordement
Catégorie	Connection
TRANS MT	direct à la cabine de transformation haute vers moyenne tension
MT	1 à 26 kV
TRANS BT	direct à la cabine de transformation moyenne vers basse tension
BT sans mesure de pointe	enregistrement de la consommation en kWh
BT avec mesure de pointe	enregistrement de la puissance prélevée en kVA et de la consommation en kWh

Pour finir, en plus du type de client, le tarif appliqué différera suivant le type d’alimentation (≥ 100 kVA ou < 100 kVA), une consommation résidentielle ou professionnelle, propre ou pour des tiers et suivant le type de compteur installé : relevé quart-horaire (AMR), mensuel (MMR) ou annuel (YMR).

Les composantes du coût de l’électricité

Le prix de l’électricité final en c€/kWh est une addition de plusieurs tarifs que l’on peut classer en trois grandes parties : le prix de l’énergie fournie, les coûts du réseau et les taxes imposées.

Schéma explicatif facture.

Prix de l’énergie

Le prix de l’électricité est déterminé par le fournisseur. La production d’électricité est libéralisée, au contraire du transport et de la distribution qui sont régulés par la CREG et la CWaPE. On retrouve sur le marché plus d’une dizaine de fournisseurs proposant chacun leurs différents tarifs et packages. Eurostat relève les prix moyens en Europe par semestre. Energie Commune réalise également un tel suivi pour la Belgique.

Coûts de transport et de distribution

Les tarifs de transport et de distribution restent réglementés et ne sont donc pas négociables. Ces tarifs diffèrent d’un lieu à l’autre notamment parce qu’il est moins coûteux de délivrer du courant dans une grande ville … qu’au fond des Ardennes ! Mais ils sont identiques pour un point de fourniture donné, quel que soit le fournisseur. Les tarifs applicables au transport et à la distribution de l’électricité et du gaz sont approuvés par la CREG (Commission de Régulation de l’Électricité et du Gaz), le régulateur fédéral

Voir également le site de la Cwape.

Taxes imposées

Ce sont les taxes imposées par les autorités fédérales et wallonnes.

Voir également le site de la CREG.

Comprendre les termes de la facture basse tension

Relevé des compteurs

Un relevé est organisé annuellement (parfois bisannuellement). Pour chaque compteur (jour et nuit), la consommation en kWh sera établie sur base de la différence des index. Mais cette différence est parfois un sous – multiple de la consommation réelle.

Par exemple, dans la facture ci-dessous, le relevé est multiplié par 20 pour obtenir la consommation réelle.

Comprendre les termes de la facture basse tension

Consommations de jour et de nuit

Un compteur bihoraire distingue les consommations de jour de celles de nuit et leur applique un prix différent.

La période de nuit dure 9 h 00, généralement de 22 h 00 à 7 h 00, mais cet horaire est laissé au choix du distributeur. Il est donc utile de se renseigner auprès de celui-ci afin de connaître les horaires de sa région.

Pour les équipements programmés par horloge, on débutera l’enclenchement des appareils à minuit. Cela permettra d’avoir une plage de sécurité par rapport à l’horaire de chacun des distributeurs et par rapport au passage de l’heure d’hiver à l’heure d’été.

Redevance

La redevance appliquée par le distributeur part de la logique d’une rétribution pour la mise à disposition de puissance électrique (en kVA). L’ampleur de cette puissance disponible est déterminée sur base du calibre de la protection installée chez le client, fixée de commun accord entre le client et le distributeur. Autrement dit, si l’ampérage garanti est trop élevé, chaque mois la facture sera inutilement majorée. Mais si l’ampérage est trop petit le disjoncteur sautera !

Cette redevance est simple dans son principe mais son montant est difficile à retrouver à l’euro cent près. En effet, la formule comprend un paramètre N_E* dont la valeur varie de mois en mois. La valeur annuelle intègre les 12 valeurs mensuelles. De plus, la formule de calcul évolue parfois sur un an.

Cotisation

Cotisation sur la consommation d’énergie destinée au fond pour l’équilibre de la Sécurité Sociale.

Surcharge fond social

Surcharge par kWh pour aider les plus démunis.

Redevance pour occupation du domaine public

Redevance reversée aux communes pour occupation de leur domaine par le réseau électrique.

Redevance de raccordement au réseau

Cette redevance est destinée à alimenter le “Fond Énergie” de la Région Wallonne de manière à couvrir les primes URE, le financement d’actions de sensibilisation à la maîtrise de la demande énergétique,le financement de la CWaPE (Commission Wallonne Pour l’Énergie), …

Redevance CREG 2002

Recouvrement des frais de fonctionnement de la Commission de Régulation de l’Électricité et du GAZ (CREG) au niveau fédéral.

Cotisation fédérale

Financement de la Commission de Régulation de l’Électricité et du GAZ (CREG), de la dénucléarisation de certaines tranches du site de Mol-Dessel et de la politique fédérale de réduction des émissions de gaz à effet de serre.

Facture intermédiaire

Si le relevé est annuel, le montant total est néanmoins étalé en 12, 6, ou 4 factures : 11, 5, ou 3 factures intermédiaires provisionnelles établies sur base de la consommation de l’année précédente et de l’évolution des prix, et une facture finale qui ajuste le tir en fonction de la consommation effective.

Comprendre les termes de la facture haute tension

HT

Livraison en Haute Tension (vous disposez de votre propre cabine de transformation) ou en “assimilé Haute Tension” (un câble raccorde directement l’installation à la cabine du distributeur).

Détails facture : Livraison haute tension.

Adresse du lieu de fourniture

Adresse de consommation.

Détails facture : Adresse lieu de fourniture.

Adresse à expédition

Adresse du lieu d’envoi de la facture.

Puissance maximum

Il s’agit de la puissance maximale relevée par le compteur durant le mois facturé, exprimée en kW (kiloWatts). Cette puissance n’est pas la pointe instantanée (celle entraînée par le démarrage d’un ascenseur, par exemple) mais bien la pointe maximum enregistrée durant un quart d’heure du mois. En quelque sorte, c’est le maximum de l’énergie demandée durant 1/4 d’heure du mois, divisée par le temps d’un 1/4 d’heure.
C’est la pointe ¼ horaire.

Détails facture : Puissance heures pleines.

Heures pleines – HP

15 heures en journée, du lundi au vendredi (sauf jours fériés légaux), de 7 à 22 h généralement (horaire variable suivant les Gestionnaires de Réseau de Distribution).

soit, 43 % du temps,
soit, 3 765 h/an.

Heures creuses – HC

Nuits (de 22 h à 7 h) + WE et jours fériés légaux (du vendredi 22 h au lundi 7 h) généralement (horaire variable suivant les Gestionnaires de Réseau de Distribution),

soit, 57 % du temps,
soit 4 995 h/an.

Détails facture : Consom heures creuses.

Inductif

C’est le relevé de la puissance réactive inductive(ou selfique) demandée par l’installation. Elle est essentiellement générée par les inductances de l’installation : bobinages des moteurs et ballasts des lampes fluorescentes. On distingue l’inductif HP, consommée en Heures Pleines et l’inductif HC, consommée en Heures Creuses.

Détails facture : Inductif.

Capacitif

C’est le relevé de la puissance réactive capacitive demandée par l’installation. Elle est essentiellement générée par les condensateurs. Généralement, ceux-ci sont placés afin de compenser le mauvais cos phi de l’installation. On parle de condensateurs de compensation.

Détails facture : Capacitif.

Redevance fixe

Contribution du consommateur à la mise à disposition de puissance électrique.

Contribution énergie renouvelable

Contribution du consommateur à la couverture, par les services publics, d’une partie de la fourniture d’électricité par des certificats “d’électricité verte”.

Distribution et transmission

Les tarifs applicables au transport et à la distribution de l’électricité sont approuvés par la CREG (Commission de Régulation de l’Électricité et du Gaz) et constituent le “timbre poste”

Contributions fédérales

Contribution à la surcharge sur l’électricité empruntant le réseau de transport (70 kV), au financement du démantèlement des réacteurs nucléaires expérimentaux BP1 et BP2, de la CREG (Commission de Régulation de l’Électricité et du Gaz), …

Contributions régionales

Contribution au financement de la CWaPE (Commission Wallonne pour l’Énergie) principalement.

Paramètres du mois de consommation

NE = paramètre d’indexation qui traduit l’évolution du coût salarial de référence du secteur Agoria et du coût de certains matériaux.

NC = paramètre d’indexation représentatif de l’évolution du coût moyen des combustibles (fossiles et nucléaires).

Ils sont publiés tous les mois au Moniteur belge, ainsi que dans les communiqués de la Fédération des Entreprises de Belgique (F.E.B.).

Détails facture : Paramètres.

Constante appliquée à la différence des relevés

La constante est le facteur de multiplication qui est appliqué à la différence entre les relevés des compteurs.

Son origine provient du fait que le compteur ne mesure pas le courant total utilisé, mais un pourcentage de celui-ci via un transformateur d’intensité (T.I.) La valeur mesurée doit donc être ultérieurement “amplifiée” via un coefficient, appelé constante.

D’une manière générale, la constante tient compte du rapport des transformateurs de courant et de tension et de la constante propre du compteur.

Remarques.

Il est utile de vérifier la valeur de la constante indiquée sur la facture … à la réalité. Un électricien pourra vérifier le “facteur d’amplification” donné par le transformateur d’intensité. Bien que rare, une erreur de lecture ou de transcription a pu se produire … avec un impact multiplicateur sur la facture !

Il arrive que le produit de la constante par la différence des relevés ne donne pas exactement le nombre indiqué. Cela provient du fait que le relevé est effectué du côté basse tension du transformateur. Le compteur ne mesure donc pas les pertes de celui-ci. Le distributeur a alors le choix entre majorer le montant de la facture, ou, comme c’est le cas généralement, majorer les valeurs de consommation utilisées pour calculer ce montant. Dans ce cas, les pertes sont estimées en fonction des caractéristiques du transformateur et de sa durée de fonctionnement mensuel :
- Les pertes “cuivre” du transformateur sont additionnées à la consommation active (en kWh).
- Les pertes “fer” du transformateur sont additionnées à la consommation réactive (en kVARh).
- Si nécessaire, ces consommations seront réparties pour 43 % en Heures Pleines et 57 % en Heures Creuses.

Prix maximum ou prix plafond

Si le diagramme de charge est très “pointu” (la cuisine collective qui “tire” à midi, par exemple), le coût de la pointe de puissance sera très important dans le coût final du kWh !

Le Gestionnaire du Réseau de Distribution et parfois le fournisseur a dès lors prévu une valeur “plafond” qui limite le prix moyen du kWh en Heures Pleines.

En pratique, il calcule le prix moyen du kWh HP :

(coût de la puissance max + coût des kWh HP) / (nbre de kWh HP)

Si cette valeur est supérieure au prix “plafond”, la différence est restituée sous le terme : “EN VOTRE FAVEUR”

Remarque : on notera que c’est l’ensemble du coût de la pointe qui est reporté sur les kWh en Heures Pleines.

Attention aux fournisseurs qui n’appliquent pas cette clause dans leur contrat !!! Les écoles avec réfectoire peuvent souvent bénéficier de cette mesure : peu de consommation en journée et une pointe élevée pour les frites de midi !

En cliquant ici, vous pouvez étudier si vous présentez une pointe de puissance trop élevée.

Majoration pour consommation réactive

Il s’agit d’une pénalité appliquée parce que votre consommation d’énergie réactive est trop importante. C’est un terme qui est lié à la consommation des moteurs électriques et des tubes fluorescents (seulement si avec anciens ballasts électromagnétiques). Ceci est confirmé par le cos phi (case inférieure gauche) < à 0,9 et par la tangente phi > 0,484. Ce supplément est pénalisé par le Gestionnaire du Réseau de Distribution à 15 €/MVARh.

Exemple. Supposons une consommation d’énergie active de 100 000 kWh par an. Si la consommation d’énergie réactive est inférieure à 48,4 %, soit 48 400 kVARh, on ne comptabilise aucune consommation réactive. Si la consommation en énergie réactive est supérieure à 48 %, par exemple 80 000 kVARh, la surconsommation, c’est-à-dire 31 600 kVARh, est comptabilisée à 31,6 x 15 = 474 €.

Le placement de condensateurs de compensation pour réduire la consommation d’énergie réactive est une opération très rentable grâce à la suppression de la pénalité : l’investissement est rentabilisé en 6 mois généralement, maximum 1 an.

Remarque : si un “prix moyen” est indiqué sur la facture, il intègre la pénalité pour consommation réactive.

Pertes du transformateur

La consommation d’électricité fournie en Haute Tension (HT) peut être mesurée de deux façons :

Soit aux bornes “haute tension” du transformateur (comptage HT au primaire). Dans ce cas, aucune majoration n’est appliquée aux consommations car les pertes de transformation se produisent en aval du système de comptage.

Soit aux bornes “basse tension” du transformateur (comptage BT au secondaire). Des majorations sont alors appliquées pour tenir compte des pertes fer et des pertes cuivre du transformateur.

Remarque : jusqu’au 01/09/99, des installations ont été raccordées directement à la cabine du distributeur (câble spécial basse tension avec pertes réduites, paiement d’une quote-part dans la cabine du distributeur). Dans ce cas, les majorations destinées à couvrir les pertes de transformation sont également d’application.

La prise en compte de ces pertes dans la facture peut se faire suivant deux méthodes.

Les pertes sont estimées sur base de la puissance mise à disposition.
Les “pertes fer” résultent des caractéristiques du transformateur, communiquées par le constructeur, et de la durée mensuelle de fonctionnement de l’appareil qui est soit mesurée par un compteur horaire, soit convenue. Lorsque les valeurs des pertes fer ne sont pas disponibles, les valeurs de la norme en fonction de laquelle le transformateur a été construit serviront de base à l’estimation des pertes fer.Les pertes cuivresont, à défaut d’indication de compteurs I2h, calculées de façon forfaitaire, sur la base d’un taux de 0,5 %.
L’impact de ces pertes est intégré dans le calcul du nombre de kWh et de kVARh consommés (c’est ce qui fait qu’en multipliant la différence d’index par la constante, on ne trouve pas exactement les montants indiqués !)
La facture mensuelle est majorée d’un pourcentage qui varie en fonction de l’utilisation mensuelle globale U (h/mois) de la puissance maximum

1 < U < 60 h/mois ==> (40,0 – 0,500 U) %
61 < U < 200 h/mois ==> (13,2 – 0,053 U) %
201 < U < 400 h/mois ==> (4,2 – 0,008 U) %
U > 400 h/mois ==> 1%

Cos phi – Tg phi

Ce sont des indicateurs de l’importance de la consommation d’énergie réactive.

Cos phi > 0.9 ? Tangente phi < 0,484 ? —- OK !

Cos phi < 0.9 ? Tangente phi > 0,484 ? —- Une majoration pour consommation réactive vous est appliquée.

Il est alors possible de réduire la consommation d’énergie réactive et de réaliser des économies tarifaires !

Coefficient d’utilisation

Ce coefficient d’utilisation est donné par le rapport entre les kWh consommés et les kW maximum appelés. Ce coefficient s’exprime donc en heures. Il est utile pour rapidement visualiser la “bonne utilisation” de la puissance mise à disposition : plus ce nombre est élevé et plus l’utilisateur présente un profil “lisse”, sans pointe momentanée. Pour plus de détails, on consultera “repérer une puissance quart-horaire anormale“.

Posted By : Energie-Plus 25 Mar, 2015

Organiser la ventilation

Une ventilation hygiénique de base est nécessaire pour assurer la bonne qualité de l’air des bâtiments et garantir la santé des occupants. Pour évacuer efficacement les polluants (CO₂, fumée de tabac, humidité, …) présents dans l’air intérieur, il faut assurer un renouvellement de l’air du local suffisant. Ce renouvellement de l’air recommandé ne pourra se faire que :

en mettant en place ou en favorisant un moteur de déplacement d’air pour mettre l’air en mouvement;
en évitant tout obstacle à son déplacement et en créant un chemin libre pour sa circulation;
en régulant la quantité d’air qui se déplace dans le bâtiment.

Concevoir

Pour concevoir la ventilation.

Créer un déplacement de l’air

L’air intérieur peut se renouveler naturellement (infiltration, ventilation naturelle,…) ou mécaniquement (via un ventilateur). Dans les deux cas, la ventilation des locaux n’est possible que grâce à un moteur (naturel ou mécanique) de déplacement d’air :

Favoriser un moteur naturel

Les masses d’air se déplace naturellement dû à des différences de pressions ou de températures : l’air se déplace de la haute pression vers la basse pression, l’air chaud, plus léger, s’élève et l’air froid, plus lourd, descend. Ces déplacements naturels de masse d’air peuvent être utiliser au sein d’un bâtiment pour organiser le renouvellement de son air.

Soit un tirage par cheminée verticale. L’air extérieur entre par des ouvertures en façade, se réchauffe au contact de l’air intérieur, monte naturellement et est évacuer grâce à une cheminée ou un conduit vertical. À noter que ceci peut créer des contraintes de conception suite aux critères de protection incendie qui exigent eux de compartimenter les étages, ce qui implique soit que les transferts d’air entre étages soit obturables automatiquement (portes coupe-feu à fermeture automatique, si on utilise la cage d’escalier comme conduit d’extraction intensive, clapets coupe-feu), soit que chaque étage dispose de sa propre évacuation vers la toiture.. En rénovation également, cette solution demande des aménagements importants de la structure du bâtiment (perçage de chaque plancher, …).

En façade Sud, l’effet de tirage thermique des cheminées est renforcé
par des blocs de verre chauffés au soleil.

Soit un tirage par ventilation transversale, d’une façade à l’autre. Suite à la différence de pression (due au vent ou à l’ensoleillement) entre deux façades du bâtiment, l’air extérieur entre dans le bâtiment par une en surpression, se réchauffe au contact de l’air intérieur et est aspirer à l’extérieur sur une façade en dépression. Toutefois, l’ouverture des portes intérieures peut créer des problèmes acoustiques et des courants d’air inconfortables. Des ouvertures par grilles ou impostes au-dessus des portes sont aussi possibles.

L’air se déplace principalement grâce aux pressions
et dépressions exercées sur les façades par le vent.

Ici, à côté de chaque fenêtre du couloir, un panneau de bois peut être ouvert pour créer une circulation d’air transversale (vues intérieures et extérieures du bâtiment).

Soit un une combinaison des deux : dans chaque local, des fenêtres (une en partie haute et une en partie basse) munies de grilles peuvent s’ouvrir, en fonction de l’écart entre la température intérieure et extérieure. Un refroidissement naturel de chaque local est possible, sans extraction par une cheminée commune. Mais les débits de refroidissement restent limités.

L’air chaud migrant vers l’extérieur en partie haute des ouvertures
et l’air frais pénétrant en partie basse (débits d’air limités par cette méthode).

Ouverture des fenêtres en partie inférieure et supérieure, pour favoriser une circulation d’air dans le local (les colorations jaunes et oranges ne sont dues qu’au reflet des stores du bâtiment en face…).

Concevoir	Pour choisir les amenées d’air naturelles.
Concevoir	Pour choisir l’emplacement des rejets d’air extérieurs.

Mettre en place un moteur mécanique

Le renouvellement de l’air intérieur peut aussi être « forcé ». Quand les moteurs naturels sont trop faible pour assurer les débits voulus, il devient nécessaire de placer un ou des ventilateur(s) : on parle alors de déplacement motorisé de l’air. Mettre l’air en déplacement via un ventilateur permet de gérer le temps, la durée et l’intensité de la ventilation et des débits d’air voulus.

Ventilateur centrifuge

Concevoir

Pour choisir un ventilateur.

Favoriser le déplacement de l’air

Une fois que l’air est mis en mouvement, il faut lui permettre de circuler au sein du bâtiment afin de balayer les différents locaux et d’assurer dans chacun d’entre eux le juste renouvellement de l’air. À noter que les principes de transferts d’air d’un local à un autre vont se différencier suivant le type de programme (bureaux, hôpitaux, salles de sports, …).

De manière générale, il convient de transférer l’air des locaux secs vers les locaux humides ou encore des locaux les moins pollués au locaux les plus pollués. Pour ce faire des ouvertures de transferts (portes ouvertes, fentes sous les portes, grilles murales ou dans les portes, impostes, conduits …) doivent être prévues et disponible d’un local à un autre.

Transfert d’air au travers d’une porte ou par détalonnage.

Concevoir

Pour choisir les ouvertures de transferts.

Réguler ce déplacement d’air

Finalement, si l’air est mis en mouvement et son déplacement s’effectue correctement, il devient très utile de pouvoir agir sur les débits afin d’assurer les renouvellements d’air recommandés par les normes.

En pratique, il est plus qu’utile d’adapter le fonctionnement de la ventilation en fonction de la période d’occupation et de paramètres intérieurs : nombre de personnes présentes, température, CO₂ ou encore humidité.

Il existe différentes stratégies de régulation. Les possibilités vont varier entre la ventilation naturelle :

L’auto-régulation : grilles d’alimentation auto-réglable
La régulation manuelle : ouverture de fenêtre et réglage des bouches
La régulation automatique : ouverture motorisée en fonction d’un capteur ou d’une horloge

et la ventilation mécanique :

En pratique, la gestion de la ventilation agit sur la modulation des débits en modifiant la vitesse du ou des ventilateurs et/ou en modifiant l’ouverture de clapets au sein des conduits ou directement au droit d’une grille de pulsion ou d’extraction ou encore des amenées ou évacuations d’air naturelle.

Gérer	Pour réguler les débits d’air dans le systèmes.
Concevoir	Pour choisir le mode de gestion des débits.
Gérer	Pour réguler les débits d’air dans le systèmes.

Posted By : Energie-Plus 25 Mar, 2015

Ventilation hybride

Une alternance entre soit la ventilation naturelle, soit la ventilation mécanique :

Principe

On parle de ventilation hybride, ou de ventilation naturelle hybride, lorsque au sein d’un même bâtiment un système de ventilation naturelle et un système de ventilation mécanique sont disponibles et combinés. Il s’agit donc de favoriser et d’optimiser l’utilisation des forces motrices naturelles par une assistance mécanique à basse pression (ΔP ≤ 50 Pa).

Généralement un système de gestion intelligente sur base d’une horloge, d’une sonde (température extérieure, CO₂, humidité, …) ou de capteurs permet le passage d’un mode à l’autre au moment voulu afin de procurer le renouvellement d’air nécessaire à une bonne qualité de l’air intérieur.

Plus précisément on distingue trois types de ventilation hybride :

La ventilation naturelle assistée : des ventilateurs basse pression se mettent en marche lorsque les forces motrices naturelles (vent et tirage thermique) ne sont plus suffisantes pour permettre la circulation de l’air et les débits requis.
La ventilation mécanique assistée : qui correspond en réalité à un système de ventilation mécanique comportant des ventilateurs basse pression.
Une alternance entre la ventilation naturelle et mécanique : ce qui suppose que les deux systèmes sont totalement dissociés et que lorsque l’un fonctionne l’autre est à l’arrêt et inversement (voir illustration ci-dessus).

Avantages

La ventilation hybride permet d’utiliser au maximum les forces motrices de la nature pour la circulation de l’air et donc de réduire au minimum les consommations électriques des ventilateurs et auxiliaires associés.

Elle couple à la fois les avantages de la ventilation naturelle et mécanique :

Les éléments de ventilation naturelle demandent généralement très peu d’entretien et ne comprennent pas de ventilateurs bruyants.
La ventilation hybride est simple, et peu coûteuse à l’exploitation.
Elle demande peu de place utile dans les locaux techniques.
Les débits d’air extraits sont en partie contrôlés.

Inconvénients

La ventilation hybride semble un bon compromis entre la ventilation naturelle très économe en énergie et la ventilation mécanique qui permet de s’assurer les débits d’air recommandés. Toutefois, la ventilation hybride reste liée aux phénomènes naturels de mouvement de l’air, la qualité de l’air risque de ne pas être garantie dans tous les locaux. Le renouvellement d’air peut être fortement perturbé par le vent, par l’ouverture de fenêtres, … Il est donc nécessaire de trouver le juste milieu entre débits recommandés et économies d’énergie d’où l’importance de sa régulation !

En outre, comme pour la ventilation simple flux (extraction mécanique) :

L’air neuf n’est pas filtré et les grilles d’amenée d’air peuvent laisser filtrer les bruits extérieurs, ce qui peut être délicat en site urbain ou fortement pollué.
Les grilles d’ouvertures peuvent engendrer un inconfort, par exemple en plein hiver, sauf si la grille d’ouverture est placée à une hauteur supérieure à 1,80 m par rapport au sol ou derrière un corps de chauffe.

Les ouvertures entre locaux, favorisent le passage de bruits pouvant être très gênants. Un traitement acoustique des grilles doit alors être prévu. Mais en pratique, la présence d’absorbeur acoustique dans une ouverture augmente son épaisseur et sous-entend généralement que la grille doit être placée dans l’épaisseur du mur (et non dans le vitrage ou dans la porte).

Enfin, les ouvertures dans les façades ne sont pas toujours du goût des architectes !

Régulation

Par définition, la ventilation hybride suppose au minimum d’une régulation intelligente pour le passage d’un mode à un autre.

Mais, il est également plus qu’utile d’adapter le fonctionnement du ventilateur basse pression en période de ventilation mécanique pour s’approcher au plus proche des débits recommandés et donc de réduire la consommation d’électricité.

Finalement en mode naturelle, il existe plusieurs possibilités de réguler la ventilation hybride : bouches réglables, grilles hygroréglables, grilles commandées électriquement par exemple en fonction d’un horaire.

Posted By : Energie-Plus 25 Mar, 2015

Techniques de régulation

Pourquoi réguler les débits de ventilation ?

Il est plus qu’utile d’adapter le fonctionnement de la ventilation en fonction de la période d’occupation et de paramètres intérieurs : nombre de personnes présentes, température, CO₂ ou encore humidité. La régulation de la ventilation hygiénique a un réelle intérêt puisqu’elle permet de s’approcher au mieux des débits recommandés et necessaires en fonction de l’activité du local ou du bâtiment.

Elle permet :

de favoriser le confort des occupants grâce à une bonne qualité de l’air;
de s’assurer la salubrité du local et plus largement du bâtiment;
et de réaliser des économies d’énergie substantielles en limitant les débits et donc les consommations électriques.

Il existe différentes stratégies de régulation. Les possibilités vont varier entre la ventilation naturelle :

L’auto-régulation : grilles d’alimentation auto-réglable
La régulation manuelle : ouverture de fenêtre et réglage des bouches
La régulation automatique : ouverture motorisée en fonction d’un capteur ou d’une horloge

et la ventilation mécanique :

Aucune régulation

Si aucune régulation n’est mise en place cela signifie que le système de ventilation hygiénique fonction constamment aux débits de conception maximum soit pour couvrir le débit minimum exigé par les normes. Cependant durant certaines période le local ou le bâtiment est en partie voir totalement inutilisé, c’est le cas de la nuit ou du weekend, les débits pourraient être adaptés ce qui permettrait des économies d’énergie importantes !

Cette stratégie de régulation n’est pas recommandées et doit être proscrite !

La régulation manuelle

Une gestion manuelle des débits de ventilation peut se faire de deux manières : soit en agissant directement sur le ventilateur et en variant sa vitesse soit en modifiant l’ouverture des amenées et évacuations d’air naturelles.

Pour les ouvertures naturelles

Les débits d’air sont régulés par la modification de l’ouverture des grilles soit par la modification de la section de passage d’air.

Les grilles d’amenées et d’évacuation d’air peuvent être réglées manuellement depuis une position complètement fermée jusqu’à une position complètement ouverte. Les positions intermédiaires doivent au minimum est au nombre de 3 mais peuvent aller jusqu’à un réglage en continu.

Pour les systèmes mécaniques

Dans ce cas-ci, un commutateur permet d’agir directement sur la vitesse du ventilateur, soit de moduler le débit à la base du système au sein du groupe de ventilation.
Trois positions minimales sont présentes:

fermé : position éteinte ou avec un débit minimale pour assurer une ventilation de base même en période d’inoccupation
vitesse moyenne : position intermédiaire pour une activité limitée.
vitesse maximale : position correspondante aux normes pour les périodes de grandes activités ou de forte pollution.

Les débits correspondant devront être correctement définis et le système correctement dimensionné pour garantir un fonctionnement correct.

La régulation manuelle est tributaire du comportement des occupants. Ce type de stratégie de régulation est interdit par les normes et législations dans les immeubles non-résidentiels !

La régulation par horloge

Cette stratégie de régulation permet d’automatiser le changement des positions du systèmes de ventilation et donc les débits en fonction d’un horaire, par exemple heure par heure. une horloge est placée sur le circuit électrique de la ventilation et est programmée afin d’adapter les débits de ventilation selon les temps d’activité supposés. Elle permet donc de faire la différence entre la nuit et de la journée, la semaine et du weekend et les différentes intensités d’activité en période d’utilisation du local.

Fonctionnement continu à grande vitesse.

Fonctionnement intermittent avec horloge.

Son principal désavantage est de fonctionner suivant un horaire d’activité supposé qui peut parfois être très éloigné de l’utilisation réelle du bâtiment.

Certains systèmes de régulation permettent de passer en manuelle pour pouvoir faire face à des cas de pollutions ou d’activité exceptionnel ou non prévu dans le schéma de base d’activité du bâtiment. Après un certain temps défini, le système se replace en régulation automatique.

La régulation par l’occupation

Une régulation par l’occupation permet d’activer le système de ventilation en tout ou rien suivant l’occupation ou non du local, mais sans différencier le nombre de personnes présentes !

Un détecteur de mouvement, de présence/absence ou un détecteur infrarouge peut être utilisé. L’enclenchement de la ventilation peut également être assujettit par l’interrupteur des luminaires.

La régulation par sonde ou capteur

La ventilation hygiénique doit permettre une bonne qualité de l’air des espaces intérieurs en évacuant les polluants présents dans l’air et en alimentant le local en air frais. C’est pourquoi il est utile de réguler les débits en fonction d’un ou plusieurs polluants. Le choix de la sonde ou du capteur se fait donc en fonction de l’utilisation du local :

Les détecteurs infrarouges permettent de réguler les débits en fonction de l’occupation du local.
Les sondes CO₂ permettent de rendre compte de l’activité humaine.
Les sondes COV rendent compte de la pollution de l’air.
Les capteurs d’humidité sont particulièrement adapter dans les espaces humides où une trop grande quantité d’humidité doit être évacuée.
La sonde de température peut également être utilisée et régule les débits en fonction de la température intérieur du local ou de la température de l’air extrait, cela peut être le cas dans les cuisines collectives par exemple.
De nombreux capteurs sont possibles et permettent de réguler les débits de ventilation.
Une combinaison de plusieurs types de sondes ou un multi-capteur (CO₂, température et humidité, principalement) au sein d’un bâtiment ou d’un même local permet de caractériser au mieux l’activité et la pollution et donc d’assurer un renouvellement suffisant de l’air pour garantir le confort.

Ce type de régulation permet d’adapter directement les débits en fonction de l’activité du local, on parle de ventilation à la demande. Cette stratégie de gestion permet de faire coïncider au mieux les débits réels aux débits prescrits et donc de ventiler efficacement énergétiquement.

Réduction des débits de ventilation à l’aide d’une régulation à la demande.

Posted By : Energie-Plus 25 Mar, 2015

Détecteur de mouvement et de présence/absence [Ventilation]

Utilisation

Les détecteurs de présence, associés ou pas à des boutons poussoirs, permettent d’aider les gestionnaires de bâtiments dans leur « quête » à l’économie d’énergie. Ces dernières années, leur domaine d’applications s’est considérablement étendu. En effet, outre la commande de la ventilation, ils sont actuellement utilisés pour la commande d’automatismes tels que :

la gestion de l’éclairage intérieur et extérieur ;
la régulation des installations de chauffage et de climatisation ;
le déclenchement de l’alarme, puisque ce même principe est utilisé pour la détection d’intrusion ;
jusqu’au déclenchement de la chasse des toilettes, … pour utiliser l’eau de ville à bon escient, bien sûr,… et non pour enregistrer la fréquence et la durée des utilisateurs !

À noter, toutefois, qu’un détecteur a sa consommation propre. S’il est de bonne qualité, cette consommation est réduite (< 1W).

Ce type de détecteur est peu pratique pour la gestion de la ventilation hygiénique puisqu’elle ne permet de régler que en tout ou rien ou suivant 2 positions prédéfinies, par exemple ventilation de base et ventilation maximale en occupation du local. Ils ne permettent pas d’adapter la régulation aux nombres de personnes présentes dans la pièce !

Principe de fonctionnement

Dans le jargon des professionnels, un détecteur de mouvements se différencie d’un détecteur de présence par sa grande sensibilité.

Différentes technologies existent sur le marché. La technologie à infrarouge (IR) est la plus répandue. Cependant, quelques applications de gestion, comme dans les sanitaires par exemple, font appel aux technologies ultrasoniques (US), combinées IR et US ou encore sonore.

En général, l’électronique des détecteurs permet de développer des logiques de gestion en détection de présence ou d’absence. En d’autres termes :

Pour une gestion de présence, le détecteur peut travailler seul. Dès qu’une personne entre dans la zone de détection, la ventilation est allumé sur une position/vitesse définie. Ce principe est applicable dans les locaux où les détections sont fréquentes, mais de courte durée.

Pour une gestion d’absence, le détecteur doit être combiné avec un système de commande volontaire (type bouton-poussoir). Une personne entrant dans un local peut choisir d’allumer ou pas la ventilation en fonction de son ressenti de la qualité de l’air : ce qui n’est pas du tout pratique ! Si elle choisit d’allumer, le détecteur ne coupera ou diminuera la ventilation qu’après un délai réglable d’absence de la personne. Ce principe permet, en général, de responsabiliser les occupant.

Ces détecteurs permettent en réalité d’imaginer toute sorte de fonctionnement.

Technologies des détecteurs

Détecteur à infrarouge (IR)

Ils détectent le mouvement du corps humain par la mesure du rayonnement infrarouge (= chaleur) émis par le corps humain.

Ils sont dits « passifs » car ils n’émettent aucune radiation, contrairement aux détecteurs à infrarouge actif de type « barrière ». Ils mesurent le rayonnement infrarouge émis par les surfaces chaudes.

Ils fournissent une indication de changement d’occupation d’un lieu : absence ou présence. Ils ne permettent pas de connaître le taux d’occupation d’un local ou le nombre d’occupants.

Plus précisément, les détecteurs de mouvement à infrarouge comportent un certain nombre de facettes sensibles. Leur rayon d’action est ainsi découpé en une série de segments. C’est le passage d’un corps (et donc de chaleur) du rayon de vision d’une facette vers celui d’une autre facette qui permet de détecter le mouvement.

La sensibilité d’un détecteur dépend donc du nombre de segments sensibles. Par exemple, un détecteur dont le rayon de détection est découpé en peu de segments risque de ne pas détecter une personne se dirigeant vers lui.

Pour certains modèles perfectionnés, cette sensibilité est réglable. Le réglage sera différent selon le type de local : dans un bureau où les mouvements sont parfois minimes (travail sur ordinateur, par exemple) on le réglera sur une forte sensibilité, tandis que dans un local sujet à des courants d’air, on le réglera sur une sensibilité plus faible.

La limite d’utilisation des détecteurs IR réside dans son incapacité à effectuer une détection au travers d’une paroi par exemple. C’est le cas dans les sanitaires ou les bureaux paysagers aménagés avec des cloisons antibruit ou des armoires hautes.

Détecteurs ultrasoniques (US)

Les détecteurs US sont de type émetteur/récepteur et fonctionne sur le principe de l’effet Doppler. Toute onde ultrasonique (32 kHz à 45 kHz) émise par le détecteur qui rencontre un objet sur son parcours, « rebondit » en direction inverse avec une fréquence différente. Le détecteur est capable de mesurer l’écart de fréquence et de générer ainsi un signal de présence. Les détecteurs US ont une portée limitée mais peuvent détecter des mouvements mineurs et ce même autour de certains obstacles.

Détecteurs à double technologie

Les détecteurs de présence à infrarouges risquent de ne pas détecter les mouvements légers. Par contre des détecteurs à ultrasons peuvent être trop sensibles et risquent de déclencher l’allumage de l’éclairage lors du passage « d’une mouche ». Pour éviter cet inconvénient tout en gardant une sensibilité importante, certains détecteurs, appelés « détecteurs à double technologie » combinent ultrasons et infrarouge.
Cette combinaison permet d’augmenter la fiabilité des détecteurs et élimine les détections indésirables.

Détecteurs sonores

Comme son nom l’indique les détecteurs sonores réagissent au bruit. Cette technologie pourra être utilisée dans les sanitaires par exemple. Pratiquement, on n’utilisera qu’un seul détecteur de ce type dans les communs des sanitaires sans être obligé d’en placer un dans chaque WC. Le moindre bruit émis au travers des parois des WC permettrait de pouvoir prolonger la lecture de son journal en toute quiétude (« pour les amateurs de sieste au WC, dorénavant s’abstenir ! »).

Détecteurs « intelligents »

Ce type de détecteur à double technologie enregistre pendant plusieurs mois le mode d’occupation du local et adapte automatiquement sa sensibilité.

Caractéristiques générales des détecteurs infrarouges (IR)

Un détecteur placé sur une paroi verticale est caractérisé par :

un angle de détection horizontal,
une portée latérale,
une portée frontale.

Un détecteur placé au plafond est caractérisé par :

un rayon d’action de 360°,
un diamètre de détection maximal (ou couverture maximale (en m²)) pour une hauteur maximale.

Lorsqu’on diminue la hauteur d’installation, la zone de couverture diminue, mais la sensibilité augmente.
Par contre, au-delà de la hauteur maximale, la sensibilité n’est plus suffisante.

Attention : le détecteur ne traverse aucune cloison, pas même en verre !

Si plusieurs détecteurs sont placés dans un même lieu, il est intéressant de prendre un modèle de détecteur avec un mécanisme « maître » (ou « master ») et un ou plusieurs avec mécanisme « esclave » (ou « slave »). Un détecteur avec mécanisme « maître » est plus cher, mais les mécanismes « esclave » sont beaucoup moins chers, ce qui rend l’ensemble intéressant économiquement.

Y a-t-il des différences entre détecteurs pour la gestion de l’éclairage et détecteurs pour la gestion de la ventilation ?

Les sondes utilisées dans un but de gestion de l’éclairage ne possèdent pas de temporisation à l’enclenchement/déclenchement. Le détecteur possède une temporisation après le dernier mouvement. Pour certains modèles, cette temporisation est réglable (de 5 secondes à 5 minutes par exemple). La temporisation peut aller jusqu’à 30′ pour les modèles perfectionnés.

De plus, elles intègrent souvent un détecteur de luminosité : en général, le détecteur comporte un interrupteur crépusculaire dont le seuil de luminosité peut être réglé (de 5 à 1 000 lux par exemple).

En éclairage, il existe deux types de mécanismes :

Un mécanisme avec triac qui ne permet de commander que des lampes à incandescence ou halogène 230 V.
Un mécanisme avec relais qui permet de commander également des lampes fluorescentes.

Si les sondes destinées à la régulation de la ventilation sont d’un principe identique, elles intègrent par contre des temporisations à l’enclenchement et au déclenchement nécessaires pour éviter des sollicitations trop fréquentes du système de ventilation.

Ces temporisations sont généralement réglables de quelques minutes à une dizaine de minutes.

À noter qu’il existe des bouches de soufflage qui intègrent une sonde de présence directement :

Emplacement

L’espace couvert par un détecteur détermine l’emplacement des détecteurs.

Les détecteurs doivent être placés de manière à couvrir tout l’espace à détecter.

Le choix de l’emplacement du détecteur a une grande importance sur son bon fonctionnement. Il ne faut pas que le détecteur soit influencé par un mouvement en-dehors de la zone commandée (ouverture de porte, …).

Posted By : Energie-Plus 25 Mar, 2015

Sonde d’humidité

Domaine d’application

Il s’agit d’une sonde permettant de mesurer l’humidité relative ou absolue et, donc, de réguler la ventilation en fonction de l’humidité de l’air.

Elle est particulièrement adaptée dans les locaux humides (sanitaires, cuisines, …) là où l’air est extrait.

Fonctionnement

Les sondes d’humidité utilisées en ventilation et climatisation sont des hygromètres permettant la mesure continue de l’humidité de l’air de la pièce, au contraire des psychomètres qui sont utilisés pour une mesure instantanée.

Il existe plusieurs technologies d’hygromètres électroniques :

à cellule hygroscopique pour la mesure de l’humidité absolue

Le plus connu est l’hygromètre à cellule hygroscopique au chlorure de lithium. Le chlorure de lithium est une solution saline (LiCl). Ses propriétés hygroscopiques lui font absorber constamment de la vapeur d’eau contenue dans l’air.

L’appareil comprend deux électrodes entourant une couche de fibre de verre imbibée de LiCl Le tout est monté sur un capteur de température.

Lorsque les électrodes sont sous tension, le courant circulant au travers du tissu imbibé de LiCl produit de la chaleur qui évapore une partie de l’eau. Par évaporation, la résistance électrique du tissu augmente (la conductivité du tissu diminue), la puissance calorifique diminue, donc aussi la température sur la sonde intérieure. Une température d’équilibre s’établit finalement sur la sonde.

Cette température est utilisée pour mesurer la pression partielle de vapeur d’eau de l’air et de là le niveau d’humidité absolue de l’air.

Cette technique réclame un entretien important, la solution de chlorure de lithium devant être régénérée régulièrement.

à variation de capacité pour la mesure de l’humidité relative

Les hygromètres électroniques à cellule capacitive sont basés sur la modification de la valeur d’un condensateur en fonction de l’humidité. Plus précisément, c’est le diélectrique du condensateur qui est sensible à l’humidité relative de l’air ambiant.

La variation de la capacité (et donc de son impédance) entraîne une variation d’un signal de tension.

L’appareil est fiable et ne demande un étalonnage que tous les 2 ans. La précision est de 3 %. Le temps de réponse est court (de l’ordre de la dizaine de secondes). Et la plage de mesure est large. Que demander de plus ?!

Si, ils ont un petit défaut : être sensible aux polluants chimiques ! On sera dès lors attentif à ne pas les nettoyer avec des solvants organiques (chlore,…).

Leur durée de vie est estimée à une dizaine d’années.

Plage de mesure et fiabilité

Les hygrostats utilisés en climatisation sont des régulateurs tout ou rien, utilisant des hygromètres électroniques à cellule hygroscopique (mesure de ) ou à cellule capacitive (mesure de l’humidité relative). Le différentiel enclenchement – déclenchement est de l’ordre de 3 à 5 % d’humidité relative.

De la précision de la mesure d’humidité dépend la qualité de la régulation et le montant de la facture énergétique, puisque l’influence du taux d’humidité sur la consommation de l’installation est non négligeable ! À ce titre, on privilégiera les sondes à mesure continue par rapport aux sondes à dépassement de seuil (basées sur l’allongement d’un fil synthétique), dont l’hystérésis peut être important (près de 15 %).

Emplacement

Il est préférable de choisir une sonde à placer en conduit aéraulique et de l’installer dans le conduit de reprise d’air. Ainsi, la mesure est plus représentative de l’humidité de l’air moyenne du local et la sonde est moins soumise aux perturbations locales et à l’empoussièrement.

Quelques recommandations pour une mesure de qualité en conduit :

Une distance minimale entre l’humidificateur et la sonde, d’une part pour s’assurer que toutes les gouttelettes sont bien évaporées (les gouttelettes ne sont pas prises en considération dans la mesure !), mais d’autre part parce que ces gouttelettes mènent à la destruction de la sonde, tout particulièrement celles au chlorure de lithium. On se renseignera auprès du constructeur.
Une distance minimale entre les batteries chaudes ou froides et la sonde : même si, faute de place, il n’est pas toujours facile de respecter la distance théorique, il y a lieu d’éloigner les sondes des batteries pour éviter l’effet de stratification (l’air humide a tendance à s’élever). Distance théorique minimale = 5 à 10 D, où D est . De plus, on placera les sondes à mi-hauteur du conduit aéraulique, et au centre de l’écoulement.
Une protection de l’élément sensible, soit par une grille si air propre, soit par un filtre en métal fritté si air avec poussières.
Une ouverture dans la gaine, à proximité de la sonde, pour pouvoir faire périodiquement une mesure de contrôle avec un appareil indépendant de l’indication de la sonde de régulation.
Une mesure dans la gaine de reprise située, si possible, en aval du ventilateur d’extraction si un risque de stratification de l’humidité est présent.
Un câble de raccordement électrique de la sonde suffisamment long pour permettre un entretien aisé.

Dans le cas où la sonde est placée dans le local, on sera attentif à

les éloigner des portes et fenêtres (pour éviter l’influence de l’air extérieur),
éviter les coins (mauvaise circulation de l’air).

Pour effectuer une mesure correcte, il faut que l’air soit en contact réel avec le capteur : il faut donc garantir un libre écoulement vers l’organe de mesure. Toutes les précautions de placement applicables aux sondes de température sont valables ici (température et humidité sont parfois dans le même boîtier). Elles ne devront pas être situées à proximité des climatiseurs, par exemple.

Output

Les sondes délivrent généralement un signal analogique standard : 0-10 V ou 4 – 20 mA. Elles sont alimentées par une tension continue de l’ordre de 24 V.

Maintenance

Principales mesures d’entretien

Dépoussiérage de l’élément sensible au pinceau doux, si l’air est chargé en poussières.
Remplacement des filtres en métal fritté.
Pas de nettoyage des sondes à capacité par un solvant organique, du type chloré par exemple.
Régénération des sondes à chlorure de lithium, par l’utilisateur.
Étalonnage des éléments sensibles tous les ans (ou tous les deux ans si la sensibilité à la variation de la consigne est faible). Un tel étalonnage peut être fait facilement grâce à l’existence de cartouches contenant des solutions salines. L’humidité relative au-dessus de la solution est pratiquement indépendante de la température.

Exemple.

Solution de chlorure de sodium (76 % HR), ou de carbonate de potassium (44 % HR).

Il est donc facile de recalibrer l’appareil (consulter le fournisseur pour connaître les solutions salines adéquates, certaines étant agressives pour les éléments sensibles)

Une autre possibilité d’étalonnage consiste à comparer la mesure à celle d’un autre appareil plus précis (de la l’intérêt de prévoir une petite ouverture dans la gaine, à proximité de la sonde).

Posted By : Energie-Plus 25 Mar, 2015

Combiner la ventilation aux besoins hygrothermiques

Lorsqu’un système de ventilation avec pulsion et extraction mécanique est choisit, il est possible de compléter la centrale de traitement d’air d’élément de pré-traitement thermique. Dans certains cas, il peut être pertinent de l’utiliser pour assurer tout ou partie des besoins thermiques des locaux.

Différentes questions se posent donc :

Faut-il préchauffer l’air neuf en hiver ?

Il est évident que l’amenée d’air à basse température dans un local peut provoquer, dans certains cas, des situations inconfortables. Quelque soit la température de l’air, des recommandations existent pour limiter ce risque, telles que placer les grilles à plus de 1,8 m de haut et au-dessus des émetteurs de chaleur.

Dans les cas où le débit d’air neuf demandé est relativement bas, ces recommandations peuvent suffire à éviter les inconforts assez bas, même dans le cas d’une ventilation avec amenée d’air naturelle. Au contraire, dans les locaux à forte densité d’occupation (salle de réunion, de séminaire, …), l’importance des débits d’air neuf demandés risque de provoquer un certain inconfort thermique lorsque la température extérieure est basse.

Ainsi, dans tous les cas, pour éviter la sensation de courant d’air froid, l’idéal est de pouvoir amener l’air neuf à une température minimum (12 .. 16°C, température à régler en fonction des apports de chaleur gratuits) avant son arrivée dans le local. Dans le cas d’une pulsion mécanique, le préchauffage de l’air neuf a également pour but d’éviter de faire circuler de l’air trop froid dans les conduits, ce qui peut provoquer des condensations.

Différentes solutions existent pour réaliser le préchauffage de l’air. La solution évidente pour réaliser cet échauffement est le recours à un récupérateur de chaleur. Attention toutefois à choisir un mode de gestion du dégivrage du récupérateur qui permette de maintenir une température de pulsion suffisamment élevée à tout moment. Un puits canadien peut également être envisagé pour préchauffer l’air neuf, mais la température atteinte ne sera pas aussi élevée qu’avec un récupérateur de chaleur. En dernier recours, le chauffage de l’air neuf pourra se faire avec une batterie de chauffage.

Concevoir

Pour choisir le mode de préchauffage

Faut-il « neutraliser » l’air neuf ?

Lorsque le système de pulsion d’air neuf n’est pas intégré à la climatisation au travers d’une solution « tout air« , il est parfois conseillé de prétraiter l’air neuf. À défaut, il risque de créer de l’inconfort (courants d’air) menant parfois à l’obturation des bouches d’amenée d’air par les occupants.

Le développement des récupérateurs de chaleur limite ce risque, mais certaines pratique ont la vie dure. Qu’en est-il donc de cette pratique de « neutralisation de l’air neuf », qui consiste à s’assurer que l’air soit amené au local dans des conditions similaires à celles visées dans le local lui-même. Autrement dit, si vous souhaitez chauffer à 21°C, l’air sera amené à 21°C, à charge pour le radiateur de compenser les pertes par les parois.

Tout l’enjeu consiste à combiner le contrôle de la température des locaux et le contrôle de la température de l’air neuf hygiénique de manière à :

ne pas créer de courants d’air (on considère souvent qu’une température de 16°C minimum est nécessaire);

ne pas « casser l’énergie », c’est-à-dire ne pas chauffer l’air neuf et refroidir simultanément le local avec le ventilo-convecteur, ou inversement.

A priori, on pourrait penser que la température de pulsion de l’air neuf doit être « neutre » dans le bilan thermique du local et ne pas interférer avec la régulation des ventilos. On rencontre ainsi souvent une pulsion proche des 21°C toute l’année.

Effectivement, au niveau du bilan thermique du local le bilan est neutre, puisqu’il n’apporte ni chaud, ni froid.

En réalité, ce choix implique souvent qu’en mi-saison de l’énergie soit « cassée ». en effet, dans les immeubles de bureaux isolés, à partir d’une température extérieure de 12 à 14°C, il y a beaucoup de chances que le bâtiment soit en régime « refroidissement ». on va dès lors chauffer l’air neuf de 14 à 21°C, et simultanément évacuer l’énergie excédentaire du local avec le ventilo-convecteur. Cela représente une consommation énergétique importante comme le montre l’étude d’un bâtiment type. Il aurait mieux valu pulser directement cet air à 14°C dans le local.

Mais 14°C est une température de pulsion qui risque d’être trop faible et de créer de l’inconfort pour les occupants ?

Essayons dès lors de définir la régulation la plus adéquate :

On peut imaginer qu’en plein hiver, on pulse de l’air à 21°C et qu’à partir d’une température extérieure de 14°C, par exemple, la consigne de température de pulsion de l’air soit abaissée à 16°C.

Remarquons que dans la pratique, le basculement comprend un hystérésis de manière à stabiliser le fonctionnement des équipements au changement de saison. Par exemple, l’installation passe du chaud au froid à 14°, et du froid au chaud à 12°.

Toute la difficulté consiste pour le gestionnaire du bâtiment à définir le plus précisément possible la température extérieure de basculement entre le régime « été » et le régime « hiver ». En effet si celle-ci est trop élevée (par exemple, 18°C), une période de « casse d’énergie » subsiste puisque l’on chauffe l’air de ventilation pour le refroidir ensuite avec les ventilo-convecteurs.

Le problème est compliqué par le fait que tous les locaux ne sont pas soumis aux mêmes conditions d’équilibre.

Pour réduire ce risque, on peut dès lors imaginer de maintenir une température de pulsion minimum durant toute l’année. Choisissons une température de pulsion minimale de 16°C dans les locaux : si la température extérieure est inférieure à cette valeur, on préchauffe l’air et on le prérefroidit dans le cas contraire.

C’est une stratégie de régulation que l’on peut d’office utiliser dans les locaux que l’on refroidit toute l’année comme les zones intérieures d’un bâtiment (zones nullement influencées par les conditions atmosphériques).

Mais cette solution risque de créer de l’inconfort si les bouches de distribution ne sont pas prévues à haute induction.

Remarque : jusqu’à présent, on a toujours parlé en terme de température d’air neuf dans le local. Étant donné que l’air s’échauffe d’environ 1°C lors de son passage dans les conduits, on peut dire que fixer une consigne de température de 16°C sur l’air neuf équivaut à maintenir une température de 15°C à la sortie du groupe de traitement d’air.

Reste une difficulté : dans le local inoccupé dont l’occupant a arrêté le ventilo en quittant le local, c’est le débit d’air de ventilation qui va assurer la température de base durant son absence. Et au retour de l’occupant, le local sera fort froid… Cela ne paraît cependant pas remettre en question le principe d’une pulsion à 16°C car l’occupant a le loisir de remettre son local en température très rapidement dès son retour grâce à l’absence d’inertie du ventilo-convecteur (transfert rapide par l’air) et à la possibilité de positionner le ventilo en grande vitesse. Et si l’occupant n’apprécie pas la petite période d’inconfort qui en résulte, il y a beaucoup de chances qu’il ne soit pas du genre à arrêter son ventilo en quittant le local !

De plus, en période de relance, avant l’arrivée des occupants, la régulation centrale peut faire fonctionner le bâtiment en circuit fermé, sans apport d’air neuf.

Conclusions

En l’absence de préchauffe de l’air par récupération de chaleur, il n’y a pas de solution idéale à ce problème. Il faut chercher une réponse pour un bâtiment donné, sur base de ses températures d’équilibre. Notez que le récupérateur de chaleur peut lui aussi provoquer une surconsommation d’énergie en mi-saison, s’il n’est pas équipé d’un bypass qui permet de ne pas réchauffer l’air lorsque le local est de demande de froid.

Il est clair que de prévoir des est une garantie de pouvoir pulser l’air à basse température sans créer de courants d’air, et donc de ne pas détruire de l’énergie.

L’impact énergétique est énorme. Dans un bâtiment-type de bureau,

nous avons simulé 2 situations :

Une pulsion d’air neuf à une température permanente de 21°C en hiver et de 16°C lorsque la température extérieure dépasse 16°C : référence 100

une pulsion à une température permanente de 16°C, été comme hiver :
- – 37 % sur la consommation du traitement d’air,
- + 19 % de consommation de chauffage des locaux,
- – 13 % sur la consommation de froid des locaux,
- et finalement – 10 % sur la consommation totale du bâtiment.

Qui ne serait pas tenté de diminuer de 10 % la consommation d’un bâtiment rien qu’en réglant la consigne de l’air neuf ?

Un compromis peut consister à pulser suivant une consigne qui suit une relation linéaire entre les deux points suivants : par – 10°C extérieurs, pulsion à 23°C et par + 30°C extérieurs, pulsion à 16°C.

Cette solution génère une économie de 2 % par rapport à la référence 100 du bâtiment-type.

En tous cas, ne pas adopter une pulsion constante de 21°C toute l’année ! nous ne l’avons pas chiffrée, mais la surconsommation en été doit être très importante.

La ventilation est-elle suffisante pour vaincre les surchauffes ?

Dans les anciens immeubles de bureaux, non isolés, la ventilation hygiénique permettait de résoudre en partie les problèmes de surchauffe, avec une période d’inconfort limitée à quelques jours.

L’isolation des bâtiments n’a pas augmenté la puissance nécessaire au refroidissement mais la période d’inconfort « estival » commence plus tôt dans la saison. Ceci est renforcé par :

l’augmentation des charges internes par l’équipement électrique des bureaux,
la tendance actuelle des architectes d’accroître sensiblement le pourcentage de vitrage de la façade, et donc les apports solaires peu désirables,
la diminution de l’inertie des parois (cloisons légères mobiles, tapis au sol, faux plafond avec absorbeur acoustique),
une attente accrue de confort et de productivité du personnel.

Dans certaines situations et pour autant que l’on accepte quelques journées d’inconfort, il est cependant possible d’éviter une installation de conditionnement d’air

En choisissant les équipements les moins énergivores.
En utilisant des protections solaires et des vitrages performants.
En exploitant au maximum le pouvoir refroidissant de l’air extérieur lorsque celui-ci à une température inférieure à la température intérieure. On parlera alors de free cooling, soit naturel, soit mécanique.

Il est important de réaliser que les débits d’air mis en jeu par la ventilation hygiénique (de l’ordre de 0.5 à 1 renouvellement horaire) et ceux impliqués par une stratégie de free cooling (à partir de 4 renouvellements horaires) ne sont pas du même ordre. On parle d’ailleurs souvent, pour le free cooling, de ventilation intensive.

Débits différents signifie a priori techniques et équipements différents. Ainsi, une ventilation intensive naturelle ne se basera pas sur des aérateurs et une cheminée telle qu’utilisée pour la ventilation hygiénique, mais bien sur l’ouverture de fenêtres en différents endroits du bâtiment. Une ventilation intensive mécanique par contre pourrait utiliser le même réseau de conduits que la ventilation hygiénique, pour autant que celui-ci soit dimensionné sur base de l’usage le plus contraignant (le débit intensif donc) et permette une régulation à la baisse lorsque cette capacité n’est pas pleinement nécessaire.

Concevoir	Pour examiner en détail l’intérêt du free cooling comme alternative à la climatisation
Concevoir	Pour en savoir plus sur les techniques de refroidissement par ventilation intensive
Études de cas	Un confort d’été correct est obtenu dans le bâtiment Probe du CSTC grâce à un free cooling nocturne. Pour plus de détails sur ce bâtiment

Faut-il humidifier ou déshumidifier l’air de ventilation ?

En hiver, sans humidification de l’air neuf, l’humidité intérieure flirte rapidement avec les limites de confort thermique.

Ceci n’est pas lié au type de ventilation (naturel ou mécanique). Pourquoi ? Parce que, en l’absence de traitement d’air, l’humidité absolue de l’air pulsé n’est pas modifiée par son passage dans un aérateur ou un réseau de ventilation. Dans les deux cas, cette humidité sera celle de l’air extérieur, qui est basse en hiver (maximum 4 gr d’eau par kilo d’air à 0°C, soit en-dessous des 6 gr qui correspondent à 40% d’humidité pour 20°C). Le caractère asséchant de la ventilation est par contre lié au rapport entre le débit d’air neuf et le taux d’émission de vapeur dans l’ambiance, lié à l’occupation. En pratique, au plus le débit par personne sera élevé, au plus l’effet asséchant de l’air neuf sera important.

L’humidification de l’air neuf est un poste particulièrement énergivore. Il est dès lors peut-être utile de se demander si une humidification est toujours nécessaire, sachant qu’elle n’est pratiquement possible qu’en association avec un système de ventilation double flux.

Ce n’est d’ailleurs que si la pulsion de l’air est mécanique que le RGPT impose le respect d’une humidité ambiante minimum de 40%. Dans le cas d’une ventilation simple flux, le RGPT dit simplement qui si c’est possible technologiquement, un dispositif d’humidification permettant d’atteindre une humidité de 40% doit être mis en œuvre.

Évaluer

Pour estimer la consommation liée à l’humidification de l’air neuf.

Prenons un exemple.

La température extérieure est de 0°C pour une humidité relative de 85 % (1) (conditions couramment rencontrées chez nous) :

Si cet air est introduit dans un bureau individuel chauffée à 20°C, à raison de 30 m³/h.pers, on peut lire sur le diagramme de l’air humide que son humidité relative chutera à 23 % (2), ce qui est trop sec pour garantir le confort thermique. Si on y rajoute l’humidité produite par un occupant, à savoir environ 50 gr d’eau par h, l’humidité relative montera jusqu’à 33 % (3), soit à la limite des conditions de confort.
Par contre, si la chambre est chauffée à 24°C, comme c’est souvent le cas dans les hôpitaux, on atteindra plutôt au final une humidité relative d’environ 25%, ce qui est insuffisant.

Une humidification de l’air apparaît donc nécessaire pour garantir le confort durant les périodes les plus critiques de l’année (en hiver). Étant donné que les périodes durant lesquelles il existe un risque de voir chuter l’humidité intérieure en dessous du seuil de confort sont généralement courtes, il est recommandé d’asservir le fonctionnement de l’humidificateur à la température extérieure. Sous notre climat, on peut par exemple souvent l’arrêter lorsque la température extérieure dépasse 5°C.

Notons qu’humidifier l’air implique aussi automatiquement de le préchauffer, sinon le point de saturation est atteint directement.

Concevoir

Pour choisir le mode d’humidification.

Et en été, qu’en est-il? En Belgique, l’humidité absolue extérieure dépasse rarement les 15 gr d’eau par kilogramme d’air, ce qui, pour des températures de l’ordre de 25°C correspond à 70% d’humidité relative. Un tel niveau est acceptable, et cela correspond à l’intuition : il est rare que l’on ait, en été, une sensation d’humidité exagérée, comme on le ressent sous les tropiques. Mais…

Cela arrive malgré tout par temps orageux. Faut-il que, ces jours là, les systèmes de ventilation soient à même de ne pas répercuter cet inconfort à l’intérieur? C’est au maître d’ouvrage de se positionner. La question se pose de la même façon pour les vagues de chaleur et le risque d’une élévation de température. Quel est le prix du confort absolu ?

Si à l’humidité extérieure s’ajoute un dégagement d’humidité importante à l’intérieur, cela ne nous mène-t-il pas au-delà du confort? Oui, à moins de diluer cet apport intérieur d’humidité par un taux de ventilation très élevé, tel que le permet une ventilation intensive;

Si dans le local se trouve un émetteur de refroidissement qui n’autorise pas de condensations surfaciques, tel qu’un plafond rayonnant ou une dalle active, ne faut-il pas garantir un contrôle de l’humidité? Oui, bien sûr, pour éviter les dégâts liés à ces condensations.

Les situations où une déshumidification est à prévoir sont donc plus nombreuses que ne le laisse supposer une simple analyse climatique. En pratique, la déshumidification ira souvent de pair avec le recours à un refroidissement actif.

Concevoir	Pour en savoir plus sur la deshumidification
Gérer	Pour en savoir plus sur la régulation de la deshumidification

Utiliser la ventilation comme émetteur thermique ?

Dans les anciens immeubles de bureaux non isolés, la puissance nécessaire au chauffage est telle que le débit de ventilation hygiénique est insuffisant si on veut assurer avec celui-ci un chauffage aéraulique. La séparation des fonctions « ventilation hygiénique » et « chauffage » s’impose d’autant plus que le bâtiment est peu isolé et que les apports internes de chaleur (machines, éclairage, …) sont faibles.

Dans ces vieux bâtiments, si on veut combiner ventilation et chauffage, un recyclage partiel de l’air doit être organisé pour augmenter les débits pulsés, ce qui surdimensionne les équipements de ventilation.

Par contre, dans les bâtiments de bureaux plus modernes, bien isolés, fortement équipés (ordinateur, imprimante personnelle), la puissance de chauffage nécessaire se réduit fortement, et avec elle, les débits d’air nécessaires pour un chauffage aéraulique. Dans ce cas, il peut être logique d’envisager la combinaison du chauffage et de la ventilation. Il n’y a plus alors d’autres sources de chauffage. C’est la logique qui prévaut souvent dans les bâtiments conçus selon le « standard passif ».

En généralisant, ce raisonnement, on pourrait envisager d’assurer également le refroidissement par la pulsion d’air neuf refroidit dans la centrale de traitement d’air. On parlera alors de refroidissement « tout air« . Technologiquement, cela ne pose pas de problème. Mais il faut garder à l’esprit que les puissances qu’un local demande en refroidissement sont souvent plus importante qu’en chauffage. Pour un bureau, on sera souvent entre 50 et 100 W/m² de charge de refroidissement à compenser, une valeur peu influencée par l’amélioration actuelle des enveloppes. De telles puissances impliquent un surdimensionnement important du réseau de ventilation, comme le montre l’exemple ci-dessous. Une piste intéressante dans certains cas est celle du « top cooling« , où la capacité de refroidissement du réseau de ventilation hygiénique est utilisée sans surdimensionnement, en appoint d’un autre mode de refroidissement, ou comme « aide » pour franchir les périodes de canicule dans des locaux non climatisés.

Exemple.

La puissance thermique disponible sur une pulsion d’air ce calcule en multipliant le débit par la chaleur massique (0,34 [W/(m³/h)K]) et le delta de température entre l’air pulsé et l’ambiance. Considérons un local de bureau typique de 20m² occupé par deux personnes, pour lequel les règles de dimensionnement de la ventilation hygiénique recommandent 60 m³/h (RGPT).

La température maximale de pulsion est souvent fixée à 35°C dans une ambiance à 20°C, et la température minimale à 16°C dans une ambiance à 25°C. Quelles sont les puissances disponible en fonction d’un facteur de surdimensionnement de la ventilation ?

Puissance disponible grâce à de la pulsion d’air neuf dans un local de bureau type
Débit	Puissance de chauffage	Puissance de refroidissement
hygiénique: 60 m³/h	15 [W/m²]	9 [W/m²]
hygiénique x 2 : 120 m³/h	31 [W/m²]	18 [W/m²]
hygiénique x 5: 300 m³/h	77[W/m²]	46 [W/m²]

On voit que pour un bâtiment non isolé, il faut multiplier le débit d’air hygiénique par 5 si on veut atteinte l’ordre de grandeur des puissances de chauffage. Les 15W/m² disponibles « de base » devraient par contre être suffisant dans un bâtiment « passif ». Les puissances disponibles en refroidissement ne sont alors que tout juste capable de compenser la puissance des luminaires, ou celle des ordinateurs. En aucun cas les charges liées à l’ensoleillement…

Notons au passage que lorsqu’on fait un chauffage par la ventilation, il faut prévoir la possibilité de travailler en tout air recyclé pour optimaliser la relance matinale du système de chauffage aéraulique. L’apport d’air neuf n’étant enclenché qu’à l’arrivée des occupants.

Posted By : Energie-Plus 25 Mar, 2015

Choisir un système de ventilation centralisé ou décentralisé

Différents critères interviennent dans ce choix:

Les possibilités d’implantation

La facilité (ou difficulté) d’implantation d’un système de ventilation dépend d’abord de son type : les systèmes proposés se différencient par leur encombrement et les modifications qu’ils imposent dans un bâtiment existant, dans un bâtiment neuf, les libertés étant plus grandes.

Les systèmes naturels ou simple flux par extraction mécanique sont les plus faciles à implanter. Ils ne demandent aucun gainage de pulsion, celui d’extraction étant quant à lui généralement beaucoup plus court et facile à implanter. Le système naturelle demande cependant que cette extraction soit faite par des conduits verticaux respectant certaines prescriptions quant à leur tracé et leur débouché en toiture. Ce système peut donc être plus difficile à mettre en œuvre que l’extraction mécanique. Cette dernière devra d’ailleurs être choisie si une évacuation naturelle correcte ne peut être réalisée.

La pulsion mécanique impose, quant à elle, une distribution de l’air dans tous les locaux via un gainage. Dans les locaux aveugles, il n’est généralement pas possible de réaliser des amenées d’air naturelles correctes, ce qui impose la pulsion mécanique.

Quel que soit le mode de ventilation, l’implantation peut être facilitée si le système de ventilation se décompose en différents systèmes indépendants desservant chacun une partie du bâtiment. Ce découpage peut se faire sur base:

d’une logique spatiale : différentes ailes du bâtiments pourraient avoir chacune leur propre système. Dans ce cas, la séparation des systèmes permet de limiter la longueur des conduites, l’encombrement dans le bâtiment et les pertes de charges.

d’une logique d’occupation : des espaces présentant des profils d’occupation très différents peuvent justifier un réseau de ventilation spécifique, par exemple des salles de réunion regroupées dans un bâtiment de bureau, ou un amphithéâtre dans une école. Dans ce cas, la séparation des systèmes permet de faciliter la gestion des débits d’air : apporter exactement la bonne quantité d’air au bon endroit, au bon moment.

À l’extrême, chaque local pourrait disposer de son propre système de ventilation. Certains dispositifs de ventilation permettent d’ailleurs une pulsion et extraction mécanique avec récupération de chaleur par local.

Décentraliser peut donc dans certains cas limiter l’encombrement du réseau au sein du bâtiment. Par contre, cela implique de multiplier les groupes de ventilation qui prennent eux-aussi une place conséquente.

L’isolation acoustique entre locaux

Certaines activités de bureaux demandent une certaine confidencialité (bureau d’avocats, cabinet de médecin, …) qu’il peut être difficile d’atteindre du fait des ouvertures permanentes pratiquées pour le transfert de l’air. La question de l’isolation acoustique se pose aussi de façon pressante dans les bâtiments scolaires.

La conception d’un système de ventilation décentralisé pour ces locaux élimine le transfert d’air et la faiblesse acoustique liée au passage de l’air dans le bâtiment. Cette solution peut cependant générer une autre nuisance acoustique du fait de la présence des ventilateurs dans (ou à proximité) de ces locaux.

L’autre piste, est l’utilisation d’un réseau de ventilation centralisé, mais équipé de grilles de transfert acoustiques. Celles-ci, plus larges, se placent plus aisément dans les murs que dans les portes. Elles génèrent malheureusement plus de pertes de charge qu’une grille traditionnelle, avec un impact sur le consommation électrique des ventilateurs.

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Ouvertures de transfert acoustiques.

La protection incendie

L’A.R. du 19 décembre 97 impose que toute paroi séparant un lieu de travail d’un chemin d’évacuation (en gros les couloirs) soit classée « Rf 1/2 h ».

Cela signifie que les ouvertures de transfert prévues entre les bureaux où l’air neuf est amené et les couloirs par lesquels l’air transite vers les sanitaires doivent avoir la même résistance au feu. Cela est possible grâce à des grilles de transfert coupe-feu. Pour ce qui est du détalonnage des portes, cela peut prêter à discussion.

Plus globalement, la traversée d’une paroi, quelle qu’elle soit, par un conduit d’air ne peut pas amoindrir la résistance au feu de cette paroi : « La traversée par des conduites de fluides ou d’électricité et les joints de dilatation d’un élément de construction ne peuvent altérer le degré de résistance au feu exigé pour cet élément. » (AR du 7 juillet 1994).

Des résistances au feu minimales sont imposées aux séparations entre compartiments incendie. Un compartiment à une superficie de maximum 2 500 m² et est limité à un étage. Les parois séparant les compartiments doivent être « Rf min 1 h » (en fonction de la hauteur du bâtiment). Ceci implique notamment que tout transfert d’air entre deux étages est soit interdit (pas de pulsion à un étage et d’extraction à un autre), soit obturable automatiquement (porte coupe-feu automatique, clapet coupe-feu).

Cette règle s’applique donc également aux parois des trémies dans lesquelles se trouvent les conduits de ventilation des réseaux mécaniques. Ces parois doivent présenter une RF de 1h à 2h selon la hauteur du bâtiment (cas des trémies continues sur la hauteur du bâtiment).

On comprends facilement qu’une réflexion sur une décentralisation des systèmes de ventilation qui soit cohérente avec le découpage du bâtiment en compartiments incendie peut limiter le recours à ce type d’équipements et dans certains cas permettre une économie d’investissement.

Enfin, notons que pour les bâtiments d’une hauteur comprise entre 25 et 50 m, il est imposé de maintenir les cages d’escalier en surpression en cas d’incendie. À cela vient s’ajouter le désenfumage obligatoire des couloirs par pulsion et extraction pour les bâtiments de plus de 50 m de haut. Ces deux exigences se réalisent par un système de ventilation tout à fait indépendant de la ventilation hygiénique et qui met en œuvre des débits nettement plus importants, de l’ordre de 10 renouvellements d’air par heure.

L’impact énergétique

Dans le cas où un bâtiment inclut des espaces dont les besoins d’air sont variables (des locaux de même nature mais gérés différemment, ou des locaux abritant des fonctions différentes), subdiviser un système de ventilation peut favoriser les économies d’énergie électrique au niveau des ventilateurs. Pourquoi ?

La puissance électrique absorbée par un ventilateur dépend du débit d’air à mettre en mouvement et de la perte de pression à compenser. Considérons un réseau de ventilation alimentant un alignement de classes. Imaginons que les classes à l’extrémité du réseau soient utilisées en soirée pour des activités extra-scolaires, tandis que celles situées au milieu ou au début du réseau n’ont plus besoin d’air après les heures de cours.

En soirée, une gestion intelligente du débit fermera un clapet ou registre de réglage à l’entrée des premières classes. En conséquence, la pression va monter dans le réseau et le ventilateur, s’il détecte cette montée en pression, pourra moduler sa vitesse. Néanmoins, il devra toujours compenser les pertes de charge générées par la totalisé du réseau pour alimenter la classe utilisée en soirée.

Si chaque classe disposait de son propre système de ventilation, ou si cette seule classe à usage particulier disposait de son propre système, le fonctionnement en mode « soirée » n’impliquerait que cet unique groupe de ventilation, qui n’aurait pas à vaincre les pertes de charge d’une réseau collectif. Dès lors, la puissance absorbée pourrait théoriquement être moindre : même débit dans les deux situations, mais pertes de charge réduite dans le cas décentralisé.

Cette réflexion de principe est bien évidemment dépendante des choix de dimensionnement qui seraient faits dans les alternatives centralisées et décentralisée, de la finesse du mode de gestion dans le cas centralisé, des pertes de charges propres aux groupes de ventilation et de l’impact de la réduction du débit d’air sur ces pertes de charges dans le scénario centralisé, etc.

Le bénéfice énergétique de la décentralisation n’est pas nécessairement évident. C’est cependant une piste qui mérite d’être calculée en détail par les bureaux d’étude, maintenant que les consommations des ventilateurs représentent une part non négligeable du calcul PEB.

Posted By : Energie-Plus 25 Mar, 2015

Choisir un système de ventilation naturelle ou mécanique

Ventilation naturelle.

Ventilation mécanique.

Différents critères interviennent dans ce choix:

La garantie de résultat

L’efficacité d’une ventilation est sa capacité à évacuer réellement les polluants des locaux. Pour cela, il faut avoir la garantie que l’air neuf balaye correctement les bureaux et soit évacué après son mélange avec l’air ambiant.

La solution idéale est, mécaniquement, de pulser l’air neuf et d’évacuer l’air vicié directement dans chaque local indépendamment. Cette solution de ventilation indépendante de chaque local est cependant onéreuse et est réservée aux salles à forte affluence (salle de réunion, auditorium, …).

Le système double flux avec pulsion dans les bureaux et extraction dans les sanitaires et/ou zones de circulation garantit au minimum une amenée d’air neuf réelle dans les bureaux et une évacuation des odeurs dans les sanitaires.

Les systèmes de ventilation naturelle ou simple flux, quant à eux, ne garantissent pas toujours un renouvellement d’air correct dans tous les bureaux.

Prenons l’exemple d’une ventilation simple flux avec une simple extraction mécanique dans les sanitaires et des grilles d’amenée d’air naturel dans les châssis des bureaux :

L’air est paresseux, il préférera toujours le chemin le plus facile pour se mouvoir. Ainsi, s’il doit choisir entre les grilles placées dans les châssis des bureaux et un hall d’entrée (ou une fenêtre, …) largement ouvert vers l’extérieur, il est plus que probable que l’air extrait par les sanitaires provienne de ce dernier, plutôt que des bureaux. Ceux-ci ne seront alors pas ventilés correctement.

Schéma trajet de l'air dans un bâtiment.

Ce phénomène est aggravé :

en présence de couloirs maintenus ouverts vers les cages d’escalier ou hall d’entrée,
en présence de fenêtres et portes ouvertes dans certains bureaux,
en l’absence de moyens de transfert d’air au niveau des portes (grilles, détalonnage des portes).

En outre, dans des immeubles de bureaux, le compartimentage variable (location à des sociétés différentes) peut rendre encore plus difficile la coordination entre les entrées d’air et les évacuations.

De plus, les flux d’air véhiculés par les systèmes naturels ou simple flux sont dépendants des conditions atmosphériques (répartition du vent, des températures sur les façades) et donc difficilement contrôlables. Il est par exemple, possible que le flux d’air s’inverse dans une grille autoréglable si celle-ci est disposée sur une façade à l’abri des vents dominants (c’est-à-dire sur une façade en dépression). en effet, ce type de grille permet de limiter l’ouverture d’entrée d’air si elle est soumise à la pression du vent. Par contre, elle n’empêche pas un reflux d’air si elle est à l’abri du vent.

Le système de ventilation ne fonctionnera correctement que si le bâtiment est relativement étanche à l’air.

Dans son article « La ventilation et l’infiltration dans les bâtiments : la situation en Belgique » (1986), le CSTC, recommande d’améliorer l’étanchéité du bâtiment avant d’installer un système de ventilation contrôlée pour un taux de renouvellement de l’air à 50 Pa (n₅₀) inférieur à 5/h. Les recommandations actuelles d’étanchéité à l’air des construction sont cependant plus ambitieuses encore.

Évaluer

Pour évaluer l’étanchéité du bâtiment, cliquez ici !

L’ambiance extérieure

Si l’ambiance extérieure est particulièrement polluée et/ou bruyante (site urbain, industriel, route fort fréquentée, parking avec heures de pointe), les amenées d’air neuf doivent obligatoirement comporter des filtres et une isolation acoustique.

Notons que les locaux les plus sensibles au niveau de la pollution des routes sont les locaux situés à moins de 10 m du sol.

Les amenées d’air naturelles, même équipées de systèmes d’insonorisation laissent cependant filtrer les bruits extérieurs et surtout les poussières. Des recherches sont cependant menées pour améliorer les qualités acoustiques, de filtration et d’automatisation des entrées d’air naturelles. À terme, elles devraient conduire au développement sur le marché de produits permettant une protection contre la pollution extérieure et une régulation semblable à celle possible en ventilation double flux.

Dans les sites urbains fort fréquentés et/ou pour certains locaux demandant une pureté de l’air plus importante (salles d’ordinateur, hôpitaux, …), une pulsion mécanique, équipée de filtres s’impose donc, la prise d’air extérieure devant être disposée dans l’endroit le moins exposé (à l’arrière du bâtiment ou en toiture).

Concevoir

Pour choisir l’emplacement de la prise d’air neuf, cliquez ici !

Les possibilités d’implantation

Les différents systèmes de ventilation se différencient par leur encombrement et les modifications qu’ils imposent dans un bâtiment existant, dans un bâtiment neuf, les libertés étant plus grandes.

Les systèmes naturelle ou simple flux par extraction mécanique sont les plus faciles à implanter.

Ils ne demandent que peu de gainage. Un système naturel se limite à la création de conduits verticaux d’évacuation dans les locaux humides. Pour fonctionner efficacement, ceux-ci doivent cependant respecter certaines prescriptions quant à leur tracé et leur débouché en toiture, que l’on trouvera dans la norme (résidentielle) NBN D50-001. Ce système peut donc être plus difficile à mettre en œuvre qu’un système mécanique simple flux par extraction. Cette dernière devra d’ailleurs être choisie si une évacuation naturelle correcte ne peut être réalisée.

La pulsion mécanique impose, quant à elle, une distribution de l’air dans tous les locaux via un gainage, et parfois, à des fins d’équilibrage aéraulique, une reprise d’air qui ne se limite pas aux locaux sanitaires et prends la forme d’un second réseau de conduites.

Rappelons que dans le cas d’une pulsion mécanique, un principe de balayage peut être mis en place. L’air alimentant un local peut provenir d’un autre local, pour autant qu’il n’y ait une gradation dans la qualité de l’air: un local ne peut pas être alimenté par de l’air provenant d’un espace plus pollué que lui (voir à ce sujet la norme ISO « ventilation dans les bâtiments non-résidentiels » ). Dans les espaces résidentiels, cette possibilité est explicitement prévue par la norme NBN D50-001, qui autorise que l’air alimentant les salles de séjour provienne des chambres, des locaux d’étude et de loisir, des couloirs, des cages d’escalier, des halls. Ceci a l’avantage de diminuer les débits totaux d’air neuf à injecter dans le bâtiment et de préchauffer l’air avant son entrée dans les locaux de séjour. Dans les chambres et les locaux d’étude et de loisir, seul l’air extérieur est autorisé.

Dans les locaux aveugles, il n’est généralement pas possible de réaliser des amenées d’air naturelles correctes, ce qui impose la pulsion mécanique.

La consommation énergétique et les coûts

Il faut comparer les performances que l’on espère obtenir, l’investissement à consentir et les coûts d’exploitation du système.

Au niveau de l’investissement, plus la mécanisation est importante (du simple flux avec extraction sanitaire au double flux avec pulsion et extraction dans chaque local), plus l’investissement est important. Il en est de même pour les frais d’exploitation (consommation des ventilateurs, maintenance des réseaux). Les frais de chauffage de l’air neuf sont, quant à eux les mêmes, si on considère que tous les systèmes permettent d’assurer des débits équivalents corrects. si ce n’est qu’une ventilation double flux est généralement pourvue d’une récupération de chaleur sur l’air extrait qui modifie sensiblement le bilan énergétique et financier.

Pour situer la surconsommation électrique d’un système de ventilation entièrement mécanique par rapport à un système de ventilation entièrement naturel, on peut citer les chiffres de consommation des ventilateurs couramment rencontrés dans la littérature : pour un système de ventilation double flux, la puissance électrique absorbée par les ventilateurs dans leurs conditions nominales de fonctionnement est de l’ordre de :

2 * 0,14 (installation performante : SFP1) à 0,35 W (installation médiocre : SFP3) par m³/h d’air transporté

dont une partie se retrouvera sous forme de chaleur dans l’air pulsé.
Vous pouvez estimer la différence de consommation entre les différents principes de ventilation :

Calculs

Pour estimer la différence de consommation entre les différents types de ventilation, cliquez ici !

Par exemple, pour assurer un apport d’air neuf de 6 000 m³/h pendant 2 500 h/an, un système de ventilation mécanique double flux consommera en électricité environ :

2* (0,14 [W] .. 0,35 [W]) x 6 000 [m³/h] x 2 500 [h/an] = 4200 .. 10500 [kWh/an]

Par contre, le système double flux permet une meilleure maîtrise des débits, donc des déperditions de chaleur par ventilation. Les consommations peuvent en outre être réduites si on utilise un récupérateur de chaleur. Cette récupération de chaleur est énergétiquement très intéressante puisqu’elle permet de récupérer de 50% à 90% de l’énergie rejetée avec l’air extrait.

Le système double flux permet également une gestion automatique des débits de ventilation local par local en agissant directement au niveau des bouches de pulsion, par exemple en fonction de l’occupation des bureaux individuels. Ce niveau d’automatisation au niveau de chaque local est théoriquement possible en ventilation naturelle et simple flux si l’on utilise comme amenée d’air des fenêtres robotisées liées à des sondes de présence ou de CO₂. Mais ce type de systèmes est très peu utilisé à l’heure actuelle.

Notons également que des installations pilotes de ventilation naturelle avec récupération de chaleur ont été réalisées dans le cas du projet de recherche « NatVent » (pour plus de détail : NatVent, Overcoming barriers to natural, CD-Rom, P.Wouters, J.Demeester, CSTC, 02/655 77 11).

L’esthétique

Les grilles d’amenée d’air naturelles doivent s’intégrer dans l’esthétique des façades et demandent un travail de recherche lors de la conception. Les prises et évacuations extérieures des systèmes mécaniques peuvent souvent être disposées à des endroits moins visibles.

Amenée d’air naturelle disposée discrètement au dessus du châssis, contre la battée.

Posted By : Energie-Plus 22 Sep, 2014

Choisir le système de ventilation : critères généraux

La qualité d’air intérieur dépend notamment de :

L’air extérieur ;
le mobilier et matériel de bureau ;
les produits et matériaux de construction ;
la ventilation ;
le comportement des usagers.

Les normes recommandent une ventilation de base permanente ayant pour but d’évacuer les odeurs, l’humidité et les éventuelles substances nocives. Pour ce faire, différents systèmes de ventilation existent.

Aperçu des normes

En région wallonne, depuis le 1er mai 2010, tous les bâtiments neufs et assimilés doivent répondre à des exigences particulières. Les bâtiments non résidentiels (hors habitation et appartement) doivent respecter l’Annexe C3 de la PEB (elle-même basée sur la norme européenne EN 13 779 (Ventilation dans les bâtiments non résidentiels – Spécifications des performances pour les systèmes de ventilation et de climatisation). Celle-ci impose une qualité d’air au moins égale à la catégorie INT 3 (débit minimum de 22 m³ par heure et par personne).

De plus, elle impose un taux d’occupation minimum (m² par personne) à prendre en compte pour le dimensionnement en fonction de l’usage de la pièce.

Pour déterminer le débit d’air neuf minimal à assurer dans chaque local, il faut donc multiplier le taux d’occupation (de conception ou minimum imposé) par le débit de ventilation (INT 3 minimum).

De plus, il faut respecter un débit de conception minimal pour les sanitaires : 25m³/h par WC ou urinoir ou 15m²/h par m² de surface si le nombre de WC n’est pas connu lors du dimensionnement.

Pour les hôpitaux, selon la norme NF S90-351, dans les zones à risques 1, c’est-à-dire concrètement sans risque d’aérobiocontamination (hospitalisation sans risque d’infection, certaines consultations, radiologie, ergothérapie, …), la ventilation se traite, en principe, sans exigence particulière en terme de filtration et de pression.

Dans les autres locaux (médico-techniques par exemple), la ventilation est organisée dans le même local où l’on retrouve à la fois des bouches de pulsion et d’extraction.

Typologie des systèmes de ventilation

Différentes dénominations sont utilisées pour caractériser des systèmes de ventilation.

Relativement au flux d’air, on distingue ventilation hygiénique et intensive sur base du débit:

Ventilation hygiénique, ou « de base » : il s’agit de la ventilation minimale nécessaire pour garantir une qualité de l’air suffisante, pour réduire la concentration des odeurs et de l’humidité. Elle requiert des débits d’air limités, appliqués de manière permanente. Ordre de grandeur : <1 renouvellement horaire de l’air.
Ventilation intensive : ventilation temporaire à grand débit (ordre de grandeur : >4 renouvellements horaires de l’air) nécessaire uniquement dans des circonstances plus ou moins exceptionnelles, comme lors d’activités générant une production élevée de substances nocives ou d’humidité (travaux de peinture, de nettoyage, certains loisirs,…), lors de chaleur persistante ou d’ensoleillement intensif qui provoque une surchauffe, ou lors d’une occupation extraordinaire, par exemple une fête, un nombre de fumeurs élevé, …

On distingue également infiltrations et ventilation sur base du caractère volontaire ou fortuit du mouvement d’air :

Infiltration : mouvement d’air involontaire et incontrôlé au travers des faiblesses de l’enveloppe d’un bâtiment
Ventilation : mouvement d’air volontaire et partiellement ou totalement contrôlé au travers de dispositifs spécifiques

Dans le logement, la norme NBN D50-001 parle de systèmes A, B, C ou D selon que l’amenée et/ou l’évacuation d’air est naturelle ou mécanique. Bien qu’exclusivement réservée aux logement, ces appellations sont parfois généralisées aux systèmes mis en œuvre dans les bâtiments tertiaires. Nous parlerons ici plus largement de :

ventilation naturelle lorsque l’ensemble du mouvement d’air se fait sans recours à des ventilateur
ventilation simple flux lorsque la pulsion ou l’extraction d’air est assurée par un ventilateur
ventilation double flux lorsque la pulsion et l’extraction sont assurées par des ventilateurs.

Les ventilations double flux peuvent ou non intégrer une récupération de chaleur sur l’air extrait.

Enfin, on parlera de ventilation hybride lorsqu’elle recours aux principe de la ventilation naturelle mais prévoit ponctuellement le support de ventilateurs et d’éléments réseaux de ventilation mécanique. Typiquement, il s’agit d’une ventilation naturelle dans laquelle un ventilateur d’appoint vient renforcer le tirage lorsque les forces naturelles font défaut.

Le premier choix à réaliser est donc, pour faire simple, entre une ventilation naturelle ou mécanique simple ou double flux. en conception neuve ou rénovation, c’est très souvent une ventilation mécanique qui sera choisie. Se posent alors deux autres questions :

faut-il créer un réseau de ventilation unique desservant tout le bâtiment (système de ventilation centralisé) ou distinguer les équipements de chaque local ou groupe de locaux (système de ventilation décentralisé) ?
A-t-on intérêt à utiliser ce système de ventilation pour traiter l’air neuf et/ou climatiser le local?

Concevoir	Pour départager les ventilation naturelles et mécaniques, cliquez ici !
Concevoir	Pour départager les systèmes de ventilation centralisés ou décentralisés, cliquez ici!
Concevoir	Pour examiner l’intérêt d’une combinaison de la ventilation avec le traitement thermique des locaux, cliquez ici

Posted By : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Classement énergétique de plusieurs bâtiments : cadastre énergétique

Bâtiment prioritaire ou mesure prioritaire ?

Après avoir relevé et normalisé les consommations de chauffage des différents bâtiments du parc, il est classique de sélectionner celui qui sera prioritaire en terme d’amélioration. C’est l’objet de la méthode du cadastre énergétique ci-dessous. Elle sélectionnera le bâtiment à auditer ou à faire auditer par un spécialiste.

Mais il est peut-être utile de prendre en considération les alternatives ci-dessous:

Alternative 1 : plutôt que de se focaliser sur un seul bâtiment, il est possible de décider d’actions transversales prioritaires, c.-à-d. de mesures très rentables qui seront appliquées à tous les bâtiments en parallèle. Par exemple, appliquer toutes les mesures « + + + + » du classement des mesures les plus rentables.

Évaluer

Pour repérer les mesures les plus rentables.

Alternative 2 : à défaut de pouvoir réaliser un audit du bâtiment, ou en plus de cette démarche, il est possible d’intégrer dans le cahier des charges de la société de maintenance les mesures qui sont les plus rentables et de son ressort.

Gérer

Pour repérer les améliorations de la maintenance des installations.

Le cadastre énergétique

Le cadastre énergétique permet de classer différents immeubles d’un patrimoine en fonction de leur qualité énergétique et donc de l’urgence d’entreprendre des interventions URE.

Tout dernièrement, sur l’impulsion de la Région wallonne, les Facilitateurs URE de Wallonie ont crée un modèle de cadastre énergétique mis a disposition en ligne pour les communes et institutions désireuses de suivre et gérer leur consommations.

Calculs

Pour accéder au cadastre énergetique Facilitateurs URE.

Méthode simplifiée

Si le calcul ne doit pas faire l’objet d’une réglementation, une méthode simplifiée est accessible :

On divisera la consommation de chaque bâtiment par sa surface chauffée, exprimée en m². Le ratio en kWh/m² le plus élevé sera l’indice du bâtiment le plus « mauvais » sur le plan énergétique. Au passage, on pourra alors déjà se comparer aux consommations du secteur.
Il se peut que le plus mauvais bâtiment… soit très petit, et que donc le potentiel d’économie d’énergie soit faible. Il sera alors plus opportun d’attaquer d’abord un bâtiment d’un peu meilleure qualité, mais dont la consommation importante amortira beaucoup mieux les investissements (un appareil de régulation représente le même investissement dans un petit bâtiment que dans un grand). Dans ce but, on multiplie le ratio trouvé précédemment par la consommation du bâtiment. On fait donc (consommation /surface chauffée) x consommation, exprimé en [kWh²/m²]. Le plus grand nombre trouvé est sans signification, mais c’est celui dont le potentiel d’économie d’énergie est le plus grand.

Ancienne méthode portant sur l’indice énergétique E et ECaPi

Cette méthode n’est plus appliquée, mais reste interessante dans son approche. Elle est plus rigoureuse que la méthode simplifiée et tente d’approcher au plus près la performance énergétique exacte d’un bâtiment.

Dans cette méthode, deux critères vont mettre en évidence les immeubles les plus déficients :

l’indice énergétique E,
l’indice énergétique pondéré ECaPi.

L’indice énergétique E

L’indice E est un critère estimatif de la qualité énergétique d’un immeuble.

Un indice E élevé est donc le reflet, soit d’une enveloppe thermique mal isolée et peu étanche, soit d’une installation de chauffage défectueuse, soit encore de la présence simultanée des deux phénomènes.
Il devrait donc être donné par un ratio du type :

E = k_glm / η_expl.

où,

k_glm = coefficient global moyen de déperdition du bâtiment (coefficient regroupant les pertes par transmission thermique des parois extérieures et les pertes par ventilation des locaux).

η_expl. = rendement saisonnier de l’installation (en décimales).

Plus l’enveloppe est une passoire, plus k_glm est élevé. Plus l’installation de chauffage est défectueuse, plus η_expl. diminue. Dans les deux cas, E augmente.

Hélas, un tel calcul semble complexe puisque ces valeurs sont inconnues et difficiles à mesurer…

Astuce ! on peut retrouver ce même ratio en partant de données beaucoup mieux maîtrisées. En effet, l’indice E peut aussi être calculé par la formule suivante :

Consommation x PCI
E =
Se x ΔT°_m x durée saison

dont les différents coefficients sont connus :

Consommation =	Consommation annuelle en unités physiques de combustible (m³ de gaz, litre de fuel,…). Idéalement, on prendra la moyenne sur trois années consécutives des consommations normalisées (c’est-à-dire ramenées à un climat type moyen).
PCI =	Pouvoir Calorifique Inférieur du combustible, exprimé en Wh par unité de combustible.
Se =	Surface extérieure de l’enveloppe du bâtiment (attention, c’est bien la surface totale des façades extérieures, du plancher et de la toiture et non la surface au sol du bâtiment).
ΔT°_m =	T°IntMoy – T°ExtMoy = écart entre la température moyenne intérieure du bâtiment, et la température extérieure moyenne du lieu.
Durée saison =	Durée de la saison de chauffe = du 15 septembre au 15 mai = 242 jours x 24 h/j =± 5 800 h.

À noter que le produit : ΔT°_mx durée saison, peut encore se calculer par la méthode des « degrés-jours corrigés », pour arriver au même résultat.

A quelle valeur de E s’attendre ?

Pour le coefficient kglm, k global moyen d’une enveloppe (y compris la ventilation du bâtiment), on peut s’attendre aux valeurs suivantes :

valeur souhaitable : k_moy< 1,2 W/m^²K
valeur relativement élevée : 1,2 < k_moy< 1,7 W/m^²K
valeur élevée : k_moy> 1,7 W/m^²K

Pour le rendement d’exploitation saisonnier :

valeur actuelle pour un bâtiment performant : η_expl> 0,8
valeur moyenne : 0,7 < η_expl< 0,8
valeur basse : η_expl< 0,6

Dès lors, E varie de 1,5 à 4 :

1,5	pour un bâtiment dont système et enveloppe ne posent pas de problème énergétique,
4	pour un bâtiment où diverses actions doivent être entreprises, tant sur le système que sur l’enveloppe.

L’indice énergétique pondéré ECaPi

Faut-il forcément investir dans un immeuble ayant un indice E élevé (donc très mauvais) ?

Si la consommation du bâtiment est faible, non. Un immeuble présentant un indice E plus moyen mais une consommation importante sera sans doute prioritaire !

Aussi, un deuxième classement est possible, basé sur le produit de l’indice E pondéré par la consommation annuelle. C’est l’indice ECaPi. Un indice ECaPi élevé est le reflet d’un potentiel d’économie d’énergie important.

ECaPi = E x Consommation x PCI

où la consommation est exprimée en unité de combustible.

À titre d’exemple : économiser 50 % d’énergie dans un immeuble consommant 10 000 l de fuel par an est plus difficile que d’économiser 15 % dans un immeuble consommant 50 000 l de fuel par an ! Et en plus, le gain financier est plus important dans le deuxième cas.

Il s’agit donc d’un critère quantitatif d’aide à la décision.

Un exemple

Soit deux bâtiments de bureaux, situés dans le Brabant, que l’on souhaite classer :

Cons.	125 067 litres	40 020 litres
Se	14 376 m²	3 200 m²
T_{°Int Moy}	20°C – 3°C – 3°C = 14°C	20°C – 3°C – 3°C = 14°C
E	125 067 l x 9 950 Wh 14 376 m² x (14°C – 6,5°C) x 5 800 h= 2,0	40 020 l x 9 950 Wh 3 200 m² x (14°C – 6,5°C) x 5 800 h= 2,9
ECaPi	2,0 x 125 067 x 9 960 = 2,5 10 ^{(exposant 9)}	2,9 x 40 020 x 9 960 = 2,2 10 ^{(exposant 9)}

Conclusion : le premier bâtiment est thermiquement meilleur que le deuxième, mais le potentiel d’énergie récupérable y est plus important.

Études de cas

Pour parcourir l’exemple du cadastre énergétique des bâtiments du CBTJ, cliquez ici !

Plus de détails sur l’écart de température T°_{Int Moy}-T°_{Ext Moy}

La température intérieure moyenne équivalente T°_{Int Moy}

T°_{Int Moy}=

La température intérieure équivalente du bâtiment sur la saison de chauffe.
La température moyenne des locaux en journée – réduction pour les coupures de nuit et de week-end – réduction pour les apports gratuits.

La réduction pour les coupures (nuits, W.E., congés scolaires) est donnée approximativement dans le tableau suivant :

Hôpitaux, homes, maisons de soins	0°C
Immeuble d’habitation avec réduction nocturne	2°C
Bâtiments administratifs, bureaux	3°C
Écoles avec cours du soir	4,5°C
Écoles sans cours du soir et de faible inertie thermique	6°C

(Remarque : nous devrions écrire 2 K (2 Kelvins) pour respecter les conventions d’écriture en matière d’écart de température, mais nous tenons surtout à conserver nos lecteurs !)

La réduction pour les apports « gratuits » (équipements internes, personnes, soleil, …) est estimée en moyenne entre 2 et 3°C dans les anciens bâtiments. Elle peut être nettement plus élevée dans les bâtiments récents, bien isolés.

Cette réduction doit donc être adaptée en fonction des caractéristiques physiques du bâtiment : elle doit être augmentée si l’inertie thermique et l’isolation sont fortes et les apports internes sont grands (ordinateurs, éclairage, occupation, …), et diminuée si le bâtiment est peu vitré, par exemple.

Application

Prenons des bureaux maintenus à 20°C durant la journée, la température intérieure moyenne choisie pour les calculs sera de :

20°C – 3°C – 3°C = 14°C

Attention ! Cette température intérieure équivalente est fictive. En réalité, elle est bien de 17°C mais 3°C sont « fournis » par les apports « gratuits » et ne sont donc pas comptabilisés dans la facture de chauffage (à noter que les apports des appareils électriques sont payés… mais sur une autre facture). Les 14°C constituent donc une température équivalente fictive pour dimensionner la chaleur « consommée ».

La température extérieure moyenne équivalente T°_{Ext Moy}

T°_{Ext Moy} est la température extérieure moyenne équivalente durant la saison de chauffe. Voici sa valeur entre le 15 septembre et le 15 mai pour quelques endroits de notre région :

Uccle	6,5°C
Hastière	5,5°C
Libramont	3,5°C
Mons	6°C
Saint-Vith	2,7°C

Cette température est obtenue via la valeur des degrés-jours 15/15 du lieu, divisée par la durée standardisée de la saison de chauffe (242 jours, du 15 septembre au 15 mai).

Exemple.

Pour Uccle :

Degrés-jours 15/15 = 2 074 D°J,
2 074 / 242 jours = 8,5°C -> l’écart moyen de la température extérieure est donc de 8,5°C par rapport à 15 °C,
La température extérieure moyenne est donnée par : (15°C – 8,5°C) = 6,5°C.

Plus de détails sur la méthode de calcul

Comment est-on passé de :

E = k_glm/ η_expl.

Vers

Consommation x PCI
E =
se x ΔT_mx durée saison

Il faut repartir de l’évaluation de la consommation d’un bâtiment.
Décomposons :

Consommation en Wh =

Consommation en unités physiques (litres, m³,…) x PCI du combustible

Qu’est-ce que la consommation en unités physiques ?

Consommation en unités physiques =

Puissance moyenne de chauffe x durée saison de chauffe / Rendement saisonnier installation

Or la puissance moyenne de chauffe est donnée par :

Puissance moyenne de chauffe =

Puissance moyenne des pertes par les parois + Puissance moyenne des pertes par ventilation

où :

Puissance moyenne des pertes par les parois =

ks x Se x (T°Int Moy – T°_{Ext Moy} )

Puissance moyenne des pertes par ventilation =

0,34 xβ x Volume du bâtiment x (T°_{Int Moy} – T°_{Ext Moy} )

où :

β est lui-même le taux de renouvellement d’air horaire du bâtiment et 0,34 correspond à la capacité volumique de l’air (0,34 Wh/m³.K).

Si l’on appelle « ΔT_m » l’écart moyen entre intérieur et extérieur et « k_glm » le coefficient global moyen de déperdition du bâtiment :

k_glm= (KSe + 0,34 x β x V)/ Se

On peut alors avoir l’expression de la consommation sous la forme :

Consommation x PCI = k_glm x Se x ΔT_m x durée saison / η_expl

En regroupant les termes plus faciles à déterminer du même côté de l’équation, on isole le ratio des deux termes difficiles à connaître et caractéristiques de la mauvaise performance du bâtiment :

Consommation x PCI / Se x ΔT_mx durée saison = k_glm/ η_expl= E

Ce qu’il fallait démontrer !

Une variante sur base des Degrés-Jours Pondérés

Il est possible de remplacer le produit ΔT°_mx durée de la saison de chauffe par la valeur des degrés-jours pondérés x 24 h. C’est la méthode officielle préconisée par l’Université de Mons-Hainaut.

Exemple :

Prenons un immeuble de bureaux maintenu à 20°C durant la journée, la température intérieure moyenne choisie pour les calculs est de

20°C – 3°C – 3°C = 14°C

Imaginons qu’il soit situé à Mons, la température extérieure moyenne sera de 6°C.

Le produit « ΔT°_mx durée de la saison de chauffe » sera de :

(14° – 6°) x 5 800 h = 46 400 D°h

Soit encore (en divisant par 24 h) :

1 933 D°J x 24 h

Dans le cadre du programme de subventions UREBA, l’Université de Mons-Hainaut propose une série de degrés-jours pondérés en fonction du lieu et du type d’activité.

C’est pour cela que l’indice E exprimé ci-dessus :

     Consommation x PCI
E =
     Se x ΔT°_mx durée saison

Peut-être encore donné sous la forme :

     Consommation x PCI
E =
     Se x Degrés-Jours pondérés x 24

Ou encore, si le PCI est exprimé en Joules :

     Consommation x PCI
E =
     Se x Degrés-Jours pondérés x 24 x 3 600

Découvrez ces exemples de cadastre énergétique des bâtiments : le Centre belge du Tourisme des Jeunes (actuellement Kaleo), les bâtiments de la Ville de Chimay et les bâtiments de la Ville de Mons.

Posted By : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Évaluer l’efficacité énergétique de la régulation

Évaluer l'efficacité énergétique de la régulation

Pertes de régulation.

Le point de départ : le relevé de l’installation

Pour analyser la régulation d’un bâtiment, pour imaginer de nouvelles solutions et en discuter avec le gestionnaire de l’installation de chauffage voire l’installateur, il est très utile de commencer par tracer le schéma hydraulique de l’installation de chauffage. C’est un schéma simplifié reprenant les chaudières, les tuyauteries, les corps de chauffe, … sur lequel on pourra ensuite greffer les équipements de régulation. Notons que l’on parle ici de « schéma hydraulique » parce que ce sont les installations de chauffage à eau chaude qui sont actuellement les plus fréquemment rencontrées, mais le raisonnement est similaire pour les installations de chauffage à air chaud.

Idéalement, un tel schéma doit déjà exister et se trouver dans la chaufferie. L’installateur en a généralement une copie. À défaut, …il faudra le recomposer ! Ce travail est mis à jour à chaque modification de l’installation. Mieux, il est placé dans une double pochette plastique de protection, avec le carnet d’entretien de l’installation. Dans ce carnet sont notées toutes les interventions effectuées sur l’installation de chauffage, les plaintes des occupants, les modifications de réglage qui ont suivi, … Quelle mine d’informations pour un nouvel intervenant !

Pour réaliser le schéma, la tâche consiste « à suivre les tuyaux » et à dresser un plan simplifié du réseau.

Exemple : principe de régulation d’une installation existante et son schéma hydraulique. Voici typiquement le type de schéma de principe d’une installation que l’on a à sa disposition ou que l’on doit générer soi-même.

On reconnaît :

La température de l’eau (3) des circuits A, B, C est régulée par une vanne 3 voies en fonction de sondes extérieures (1) et (10).
La température du collecteur (5) est automatiquement calculée en fonction de la température du circuit secondaire le plus demandeur.
Les chaudières et leur circulateur sont commandés en cascade en fonction des besoins (6).
Un régulateur optimiseur (2) gère le ralenti nocturne du circuit A (circuit nord).
Un thermostat d’ambiance (12) permet une programmation séparée du circuit B.
Le ralenti nocturne du circuit C (circuit Sud) est géré par un régulateur optimiseur (11). Ce régulateur dispose d’une sonde solaire en complément de la température extérieure communiquée par le régulateur au Nord.
Un contact est utilisé pour la coupure de deux ventilateurs d’extraction situés dans la salle de sports située au Sud également.
Une vanne de zone deux voies (15a), commandée par un thermostat d’ambiance et par une horloge pour le circuit D (réfectoire à usage limité).
Une vanne de zone deux voies (15b) pour les circuits E et F (locaux administratifs), commandée par une simple horloge, étant entendu que la température de départ est régulée dès la sortie de chaudière. Des vannes thermostatiques sont présentes dans les locaux pour une régulation complémentaire.
À noter qu’une soupape différentielle stabilise la pression des réseaux D et E et que le circulateur est coupé si les deux vannes de zone sont fermées.
En pratique, il est plus aisé de comprendre la logique qui règne dans cet « amas de tuyaux » si l’ensemble de l’installation est décomposé en 3 niveaux :

Production de chaleur,
Distribution de chaleur : découpage du bâtiment en zones disposant d’un circuit d’alimentation distinct et distribution vers chaque zone,
Émission de chaque corps de chauffe.

On retrouve alors les 3 niveaux de régulation qui y sont associés :

Production : régulation de la chaudière (ou de la cascade de chaudières) et régulation de la température de la boucle primaire,
Distribution : régulation de la température de chaque départ,
Émission : « finition » de la régulation, par exemple via les vannes thermostatiques.

Techniques

Des symboles conventionnels existent pour représenter les divers équipements. En les utilisant, on simplifie les représentations et on utilise un langage commun aux hommes de métier.

Exemple :

Voici, à titre d’exemple, le schéma d’une installation comportant 1 chaudière et 3 circuits consommateurs, un circuit de chauffage pour radiateurs en façade Nord, un circuit pour radiateurs en façade Sud (avec présence d’une sonde d’ensoleillement) et un circuit pour l’échangeur d’eau chaude sanitaire.

La campagne de mesure : un outil pour tous

Dans les grandes installations modernes, les mesures et l’historique des différents capteurs alimentant le système de régulation sont parfois disponibles. Nous ne traiterons pas ce cas ici. En effet, nous nous concentrerons uniquement sur la situation la plus courante, situation où l’installation est éventuellement équipée de capteurs, mais dont l’historique de mesure n’est disponible par l’utilisateur.

Les deux premières photographies montrent des capteurs qui mesurent la température de départ de deux circuits de chauffage. Pour information, ces capteurs sont connectés à la régulation électronique de l’installation (voir dernière photo) qui maintient cette température de départ à un certain niveau. Nous supposons ci-dessous que l’historique de ces capteurs intégrés à la régulation n’est pas disponible par l’utilisateur.

Sur base du schéma de principe de l’installation, il est opportun de placer plusieurs sondes de température pour vérifier le comportement de cette installation, pour réaliser son diagnostic. Il s’agit essentiellement de mesurer :

La température de départ et de retour de certains circuits de chauffage en mesurant la température de la surface métallique des conduites. Si la température de départ est régulée de manière climatique, la présence d’une sonde permet de vérifier si la température de départ correspond bien aux paramètres de la courbe de chauffe, voire si la courbe de chauffe est correctement fixée. La température de retour peut aussi présenter un certain intérêt. Dans le cas des chaudières à condensation, on peut vérifier que la température de retour vers la chaudière est généralement inférieure au point de rosée du gaz (~ 55 °C) ou du mazout (~ 47.5 °C). Cela permet donc de vérifier que la chaudière condense effectivement ! La pratique montre que dans beaucoup d’installations les chaudières à condensation ne condensent pas parce que la température de retour n’est pas suffisamment basse.

La température dans différentes zones thermiques au moyen de sondes de température ambiante. On peut détecter la présence d’une température trop basse, synonyme d’inconfort, ou une température trop élevée par rapport à la consigne, synonyme de surconsommation voire d’inconfort. En outre, on peut vérifier si l’intermittence du chauffage correspond bien à l’horaire d’occupation du bâtiment.

La mesure de la température extérieure toujours au moyen d’une sonde de température ambiante. Néanmoins, il faudra être vigilant et la placer à l’ombre pour que la mesure ne soit pas faussée par le rayonnement du soleil.

La première et la deuxième figure montrent une sonde « temporaire » de mesure de la température de surface d’une conduite placée par un auditeur : le capteur est maintenu contre la conduite au moyen d’une bande en velcro assurant ainsi une bonne mesure. La dernière figure montre un type de sonde de température ambiante voire de température extérieure. Comme on le voit, ces capteurs ne sont pas équipés d’alimentation électrique, mais de piles si bien qu’avec leur taille réduite, ils peuvent être facilement placés au sein de l’installation de chauffage.

À l’heure actuelle, le prix des sondes mesurant la température est devenu très abordable. Au regard des économies d’énergie qu’une optimisation de la régulation peut engendrer, l’investissement dans ces appareils de mesure est souvent négligeable. En outre, les sondes sont fournies avec un logiciel qui permet de traiter très facilement les données. Il permet d’extraire les données de la sonde et de l’importer vers un ordinateur ainsi que de visualiser très facilement ces données pour effectuer son diagnostic. La paramétrisation des sondes est souvent très simple et très intuitive. Les sondes possèdent une mémoire d’enregistrement assez importante pour permettre de collecter plusieurs semaines voire plusieurs mois de mesures (suivante le laps de temps entre chaque mesure de température réalisée). Il n’est pas nécessaire de « veiller » en permanence sur l’installation de mesure pendant la campagne. Par conséquent, la campagne de mesure n’est pas onéreuse et n’est pas une question des spécialistes !

Reprenons l’exemple ci-dessus

Dans cette installation, on est en présence d’une chaudière dont le brûleur est régulé pour maintenir le départ à un certain niveau de température. La boucle primaire alimente deux circuits qui correspondent aux pièces de la façade Nord et Sud. La température de départ de chaque circuit est régulée en fonction de la température extérieure (régulation climatique) et d’une vanne 3 voie. Des capteurs de température sont déjà présents pour cette régulation, mais les valeurs mesurées sont non accessibles.

Dans ce cas, une manière efficace de vérifier le fonctionnement réel de cette installation est de placer des sondes de température de surface juste en aval des vannes 3 voies sur les 2 circuits de chauffage ainsi qu’une sonde de température à l’extérieur du bâtiment. En outre, si on peut placer une ou plusieurs sondes dans les pièces relatives aux circuits Nord et Sud, on aura une bonne idée du confort rencontré dans le bâtiment, de l’adéquation entre la température de départ des circuits de chauffage et le confort (ou la surchauffe) rencontré. Finalement, si la chaudière possède un mode de régulation spécifique, notamment en ce qui concerne la gestion de l’eau chaude sanitaire, on peut placer des capteurs sur le collecteur primaire afin de vérifier si la température de la chaudière évolue correctement suivant ce mode de régulation.

La chaleur fournie est-elle adéquate en intensité ?

Ou le respect de la température de consigne …

Souvent en présence d’une régulation climatique

Dans la plupart des installations de chauffage dans le secteur tertiaire, la température de l’eau distribuée dans le bâtiment est régulée en fonction de la température extérieure (c’est-à-dire par une régulation climatique) au moyen :

Ce mode de régulation est intéressant, car il permet de limiter les pertes des circuits de distribution et parfois des chaudières. En outre, il est presque indispensable pour permettre un fonctionnement correct des vannes thermostatiques. Appliqué seul, la régulier climatique est cependant rarement suffisante, d’autant plus que son réglage laisse souvent à désirer.

Concevoir

Pour en savoir plus sur le choix du mode de régulation.

Techniques

Pour comprendre le réglage d’un régulateur avec courbe de chauffe.

Absence de régulation locale

Tout d’abord, le chauffage n’est totalement efficace que si les besoins de tous les locaux desservis avec une même température d’eau, ont des besoins identiques :

même exposition ;
mêmes apports internes ;
même surdimensionnement des émetteurs.

Dans le cas contraire, il est impossible, sans régulation locale complémentaire, même avec le réglage global le plus fin, de contenter tout le monde, d’éviter les surchauffes locales et une régulation par « ouverture des fenêtres ». Ces éléments sont source de surconsommation voire d’inconfort.

Si sur un même circuit de distribution, il existe des locaux soumis à des apports de chaleur gratuits (nombre d’occupants élevés, ensoleillement, équipement plus important, ….), pratiquement, seules des vannes thermostatiques peuvent y limiter l’émission de chaleur et permettre des économies d’énergie.

Améliorer

Placer des vannes thermostatiques.

Mauvais réglage de la courbe de chauffe

Bien souvent la température de l’eau envoyée dans l’installation est trop élevée. Il y a plusieurs raisons à cela :

Le réglage des courbes de chauffe est effectué de façon « standard » par le chauffagiste ou la société en charge de la régulation (à l’installation ou la maintenance), sans connaître réellement le comportement thermique du bâtiment, les caractéristiques des émetteurs et le souhait des occupants.

À chaque plainte, le responsable technique du bâtiment modifie le réglage de la courbe, le plus souvent au hasard, en redressant la courbe ou en changeant le déplacement parallèle (afin d’obtenir une température de départ plus élevée). Souvent, aucun historique des réglages successifs n’est tenu, il est donc impossible d’optimiser la température d’eau pour toute la saison de chauffe.

Ou tout simplement, la régulation est absente. Le gestionnaire du bâtiment modifie manuellement la température de la chaudière ou la position des vannes trois voies dont le moteur est inopérant en fonction des saisons.

Calculs

Tracer la courbe de chauffe programmée sur le régulateur.

Histoire vraie : une installation de chauffage d’une piscine sans régulation (globale et locale).

Le gestionnaire de cette installation tourne manuellement, chaque matin, les vannes mélangeuses, en fonction de sa perception du climat (il ne dispose même pas d’un thermomètre). Pour la régulation de chaque local, les occupants ouvrent ou ferment plus ou moins leur fenêtre.

La régulation a, en fait, été déconnectée, il y a plusieurs années, suite à un litige avec le chauffagiste. Rien ne fut entrepris depuis.

Une bonne part des moteurs de vanne sont « hors service » et certaines vannes même fermées laissent passer de l’eau chaude. Ceci a pour conséquence de chauffer certaines zones même en été.

Or il faut savoir que chaque bâtiment doit avoir une courbe de chauffe unique, en fonction,

des caractéristiques des émetteurs ;
de la température intérieure souhaitée ;
des caractéristiques thermiques du bâtiment.

Cette courbe de chauffe doit être réglée une fois pour toutes et reste valable quelle que soit la saison. Elle ne doit être modifiée que si un des 3 paramètres ci-dessus est modifié, par exemple, si on remplace les anciennes menuiseries par des doubles vitrages.

Améliorer

Régler les courbes de chauffe.

Ordre de grandeur

Il est difficile de chiffrer l’impact énergétique de tels défauts de régulation. Celui-ci n’est cependant pas négligeable. Pour s’en convaincre, on peut retenir l’ordre de grandeur suivant :

Dans un local dont la température de consigne est de 20 °C

un degré de trop = 7 .. 8 % de surconsommation !

La chaleur fournie est-elle adéquate suivant les lieux ?

Situation fréquente : les horaires d’occupation des locaux ne correspondent pas avec le découpage du réseau hydraulique.

Certains locaux doivent être chauffés en dehors des heures d’occupation du reste du bâtiment (réunion en soirée, conciergerie, salle de sport d’une école, …) et imposent le chauffage inutile de l’ensemble.

Certains locaux ne doivent pas être chauffés en permanence durant la journée (internat dans une école, bibliothèque ouverte 1 jour par semaine, …), mais le sont, car ils ne disposent pas d’une régulation particulière.

On peut évaluer grossièrement l’impact énergétique de telles situations :

Exemple.

Considérons une école chauffée 24 h sur 24 à cause de la conciergerie qui occupe 10 % de la surface totale. Si on imagine que la coupure du chauffage dans ce type d’établissement permet une économie de 30 %, l’économie totale réalisable si on dissocie le chauffage de la conciergerie de celui de l’école peut être estimée à :

0,3 x 0,9 = 0,27 ou 27 %

Différentes solutions peuvent être envisagées, avec des coûts extrêmement variables :

modifier les circuits hydrauliques ;
placer des vannes de zones ;
placer des vannes thermostatiques programmables ;
modifier l’occupation des locaux.

Cette dernière solution est souvent oubliée. Pourtant, une réorganisation des horaires ou des lieux d’activités permet d’éviter de gros investissements. Par exemple, pourquoi ne pas essayer d’organiser la réunion hebdomadaire du club de scrabble dans l’aile du bâtiment de toute façon chauffée pour les internes ?

Améliorer

Redécouper la régulation des différentes zones.

La chaleur fournie est-elle adéquate dans le temps ?

Utilité de l’intermittence

On entend encore parfois la réflexion : « Cela ne sert à rien de couper le chauffage durant la nuit, la chaleur économisée est repayée en début de journée suivante pour recharger les murs ! » C’est faux !

Image de la consommation de chauffage sans intermittence et avec intermittence.

La consommation d’un bâtiment est proportionnelle à la différence de température sur l’année entre l’intérieur et l’extérieur. On voit donc que l’on ne peut faire que des économies en coupant l’installation de chauffage quand le bâtiment est inoccupé.

On a toujours intérêt à couper le chauffage la nuit. Il est vrai que la décharge des murs devra être compensée par une surconsommation en début de journée pour les remettre à température. Mais le gain énergétique provient de la diminution des déperditions nocturnes. Et donc, plus la température intérieure descendra, plus l’économie augmentera.

Au pire, la coupure n’entraînera quasi pas de diminution de la température intérieure (cas d’un bâtiment fort inerte et très isolé) et l’économie d’énergie sera quasi nulle. Mais jamais on ne consommera plus.

Théories

Il est difficile d’évaluer précisément l’économie que l’on réalisera en pratiquant une intermittence du chauffage.

Par exemple, si avant la pratique de l’intermittence, un bâtiment était chauffé 24h/24 et qu’avec cette pratique, ce bâtiment n’est plus chauffé que deux heures par jour, la nouvelle consommation ne sera pas de 2/24^ème, mais bien du tiers ou de la moitié de ce qu’elle était initialement. Pourquoi ? À cause de l’inertie du bâtiment …

Pour en savoir plus sur les éléments qui influencent l’économie réalisée.

Abaissement de la courbe de chauffe

Dans la plupart des installations de chauffage, l’intermittence de chauffage (de nuit, de week-end) s’effectue par un abaissement de la courbe de chauffe : en fonction d’une horloge, la température de l’eau circulant dans l’installation est abaissée par rapport à la température d’eau de jour.

Pratiquer de la sorte est le mode de ralenti le moins efficace (et pourtant, il est encore installé fréquemment de nos jours).

En effet, en période d’inoccupation, on continue toujours à chauffer le bâtiment, mais avec de l’eau moins chaude. La chute de température dans le bâtiment est donc nettement plus lente que si on coupait entièrement l’installation jusqu’à ce que la température intérieure d’inoccupation soit atteinte.

Comparaison qualitative entre les types de mode d’intermittence :
évolution de la température intérieure en fonction de l’horaire d’occupation 8 .. 18h.

L’économie réalisée par l’intermittence dépend évidemment du temps de coupure possible.

Exemple.

Prenons l’exemple d’une école ouverte de 8h00 à 18h00, 182 jours par an. Le temps d’inoccupation durant la saison de chauffe est de près de 70 % !

Les économies réalisables en y pratiquant l’intermittence du chauffage avec un optimiseur sont de l’ordre de (à nuancer en fonction du degré d’isolation et de l’inertie thermique du bâtiment) :

30 % par rapport au bâtiment chauffé en continu,

15 à 20 % si le bâtiment dispose déjà d’un abaissement de température d’eau,

5 à 10 % si on dispose déjà d’une intermittence par coupure complète et thermostat d’ambiance.

Vérification des horloges

Mise à l’heure

Dans de nombreuses chaufferies (principalement dans les bâtiments où aucune personne n’est désignée pour suivre quelque peu le fonctionnement de l’installation), les horloges des régulateurs ne sont simplement pas à l’heure ! … Parce qu’il y a eu une coupure de courant, parce que l’on a oublié le changement d’heure en hiver ou en été, ….

Horloge quotidienne

Beaucoup d’horloges anciennes sont quotidiennes, non hebdomadaires, encore moins annuelles. Cela ne correspond pas toujours au mode d’occupation du bâtiment. Par exemple, une horloge quotidienne dans une école entraîne la mise en route de l’installation durant les week-ends, alors que le bâtiment est inoccupé …

Horaires appliqués

Lorsque le moment de la relance et de la coupure est programmé par le gestionnaire (ou le chauffagiste), ce dernier prend souvent ses précautions de manière à éviter les plaintes de occupants et programme un temps de relance exagéré et une coupure, bien après la fin des activités.

Parfois ces horaires trop importants de fonctionnement se justifient par des défauts hydrauliques dans l’installation.

Par exemple, dans une installation déséquilibrée, on avance le moment de la relance pour satisfaire le dernier circuit (celui où il fait toujours froid …). Or le problème ne provient pas du moment choisi pour la relance, mais d’un dysfonctionnement hydraulique de l’installation et il est résolu au prix d’une surconsommation.

Évaluer

Pour en savoir plus sur le diagnostic de l’inconfort.

En résumé

Vérifiez si les horaires appliqués correspondent bien à l’occupation et s’ils ne peuvent être réduits … Cela sera peut-être l’occasion de constater que les régulateurs ont été mis en dérogation sur la marche de jour permanente et non sur la marche liée à l’horloge, sans que l’on sache depuis quand ni qui a effectué cette manœuvre ..

Choix de la température d’eau

Potentiomètres basés sur la température ambiante ou sur la température d’eau.

Savez-vous ce que vous réglez en choisissant la consigne de nuit ?

À ce niveau, tous les régulateurs sont différents. Certains prennent comme référence la température intérieure supposée, d’autres la température d’eau. Certains effectuent un abaissement de la température d’eau par rapport au réglage réel de jour, d’autres par rapport à une courbe de chauffe de référence.

Le seul moyen de régler le régulateur en connaissance de cause est de compulser le mode d’emploi du régulateur ou s’il a disparu, d’interroger le fabricant.

Ayons en outre en tête que 4 .. 5 °C de diminution de la température d’eau équivaut à une diminution de la température ambiante d’environ 1 °C.

Vérifier le ralenti réel

Est-on réellement sûr qu’un ralenti du chauffage a lieu lorsque le bâtiment est inoccupé ? Quelqu’un s’est-il déjà promené dans les bâtiments durant le week-end ? Y fait-il réellement froid ?

Cette expérience est parfois riche d’enseignements.

Avec un régulateur qui abaisse la température de l’eau durant l’inoccupation, on ne contrôle pas la température intérieure atteinte en période de ralenti. Est-ce 16 °C, 18 °C, 14 °C … ? Comme on l’a vu, cela a pourtant une importance non négligeable sur la consommation.

Exemple.

Voici une situation que l’on peut rencontrer et pour laquelle, il n’y aura pas de ralenti alors qu’il est pourtant programmé au niveau de la régulation centrale.

Régulation en place :

en journée, une régulation de la température d’eau distribuée en fonction de la température extérieure,
la nuit, un abaissement de la température de l’eau par rapport à la courbe de chauffe réelle de jour,
des vannes thermostatiques dans les locaux.

En journée, le réglage de la courbe de chauffe est trop élevé. La surchauffe qui devrait en résulter est masquée par la présence des vannes thermostatiques. Le mauvais réglage de la courbe de chauffe de jour implique également une courbe de nuit trop élevée. Malheureusement, les vannes thermostatiques ne possèdent pas de consigne de nuit qui pourrait ajuster le tir et laisseront passer un débit maximum dans les radiateurs si la consigne de jour n’est pas atteinte durant la nuit.

Il en résultera un abaissement nocturne de température minime, voire quasi nul.

Le seul véritable moyen de le contrôler est pratiquer un enregistrement de la température intérieure dans plusieurs locaux représentatifs.

Enregistreurs de température.

La vérification du bon fonctionnement du ralenti nocturne reste également d’application même l’intermittence est gérée automatiquement par un optimiseur. En effet celui-ci est très sensible aux perturbations, notamment hydrauliques et risque de fonctionner de façon erronée, sans que le gestionnaire ne s’en aperçoive (relance trop fortement anticipée, …). Il est donc bon que le gestionnaire vérifie régulièrement les paramètres du régulateur (températures d’eau, heures de relance, de coupure, …) et juge de leur cohérence.

Évaluer

Pour en savoir plus sur les problèmes hydrauliques qui risquent de perturber un optimiseur.

Améliorer

Améliorer le ralenti nocturne.

Pas trop de calculs, des projets ! Une horloge s’amortit généralement en moins de temps qu’il en faut pour réaliser les calculs… alors, n’hésitons pas à en placer !

Découvrez cet exemple de régulation de chauffage à l’académie de dessin de Molenbeek.

Posted By : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Adoucisseur d’eau [ECS]

L’adoucisseur échangeur d’ions

Au départ, la présence de calcaire

L’eau est un solvant très efficace ! au contact de l’atmosphère elle capte du CO₂ et devient légèrement acide (H2CO3). Par percolation au travers des sols, elle entre en contact avec la roche calcaire CaCO3, qu’elle dissout.

Le carbonate de calcium CaCO3 présent dans l’eau va précipiter sur les parois lors d’une montée en température de celle-ci.

L’adoucisseur est dès lors un appareil destiné à capter les ions Ca++ et Mg++ présents dans l’eau en les fixant sur une résine cationique. En effet, l’eau passe au travers d’une cartouche contenant des millions de petites billes de résine, chargées d’ions sodium.

Adoucisseur.

Distributeur d’eau et de solution de régénération
Résine échangeuse d’ions
Plancher à buses (crépines) avec fentes de 0,4 mm

Par exemple, il peut s’agir de la zéolithe, silicate d’Al et de Na :

Na2O . Al2O3. n SiO2. m H2O

On dira en abrégé : Na2Z

Au passage de l’eau sur cette résine, les ions calcium seront captés :

Na2Z + Ca++ –> CaZ + 2 Na+

ou encore :

Na2Z + Ca(HCO3)2 –> CaZ + 2 Na(HCO3)

De même pour les ions magnésium :

Na2Z + Mg(HCO3)2 –> MgZ + 2 Na(HCO3)

Remarque : le sel sodique produit (Na (HCO3)) passera dans l’eau mais ne contribuera pas à la dureté de l’eau; si la température augmente, il ne se dépose pas.

Régénération

Lorsque la résine est saturée en ion Ca++, il faut les éliminer et replacer les ions Na+. C’est la phase de régénération :

CaZ + 2 NaCl –> Na2Z + CaCl2

Prolifération de micro-organismes

Les échangeurs d’ions offrent, comme d’autres filtres, de bonnes conditions de prolifération aux micro-organismes en raison de l’importante surface de leurs pores internes. Si aucune mesure n’est appliquée, on constate donc souvent une augmentation de la teneur en bactéries de l’eau traitée. La prolifération microbienne peut être combattue de façon efficace par l’adjonction d’environ 1 % de résine échangeuse d’ions imprégnée d’argent.

La corrosion des eaux trop adoucies

L’eau adoucie présente une concentration en calcium proche de zéro. Dès lors, l’équilibre calco-carbonique rend l’eau très agressive (les dépôts calcaires protecteurs sont rapidement dissous). On conseille dès lors de ne pas adoucir l’eau en dessous des 15°F, soit grâce à un réglage de l’adoucisseur, soit par le placement d’un bypass qui réalise un mélange entre de l’eau traitée et de l’eau totalement adoucie.

Attention à la propreté des sels

Si des impuretés sont mélangées au sel de régénération (bacs restant ouverts…), elles pourront servir de nutriments aux bactéries et tout particulièrement à la légionelle !

Les inhibiteurs de tartre

Le principe consiste à inhiber l’entartrage plutôt qu’à éliminer le calcium, par l’injection d’un produit chimique, tel que le polyphosphate qui va se dissoudre dans l’eau et enrober chaque ion calcium d’un « manteau » d’ion phosphate. La croissance des cristaux calcaires est freinée et/ou leur adhésion est empêchée sur les parois.

Mais ce produit est avalé avec l’eau par le consommateur… le contrôle de la concentration doit être rigoureux !

De plus, les polyphosphates n’agissent plus si l’eau est trop chaude.

Le CSTB en France a réalisé récemment une étude sur ce sujet.

Les systèmes physique et/ou magnétique

L’appareil agit par effet électrique et/ou magnétique et transforme le calcium en aragonite (une variété cristalline du carbonate de calcium), plus stable et donc donnant moins lieu à des dépôts.

Certains de ces systèmes ont des effets réels mais variables en fonction de divers paramètres (température, débit, intensité électrique,….) si bien qu’il est difficile de prévoir avec certitude le résultat de leur action dans des conditions particulières.

Pour plus d’informations sur ces différentes techniques, on consultera utilement le Cours – conférence n°51 du CSTC – « la corrosion et les tubes métalliques utilisés pour la distribution d’eau dans les bâtiments ».

Posted By : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Four à convection forcée et four combiné air-vapeur (électrique)

Principe

Le four est une enceinte close et calorifugée comportant des éléments chauffants, de l’air et/ou de la vapeur permettant de cuire, rôtir, griller et gratiner.

Le brassage mécanique de l’air accélère les échanges thermiques. La cuisson peut, de ce fait, être réalisée sans préchauffage, à des températures inférieures de 50 à 60°C, à celle des fours classiques.

L’air chaud étant homogénéisé dans toute l’enceinte, la cuisson est régulière sur plusieurs niveaux. Ce qui permet de fabriquer des fours de très grande capacité.
Il existe deux types d’appareils :

Les fours à convection forcée simple : l’air chauffé est brassé par ventilation mécanique directement dans l’enceinte du four.

Les fours à convection forcée dirigée : c’est le même principe que le précédent, mais la circulation d’air est obtenue par un système de soufflage et de reprise d’air, ce qui accroît l’efficacité.

L’utilisation de la vapeur accroît encore les performances de ces matériels qui deviennent alors équivalents à des cuiseurs à vapeur sans pression.

Four à convection forcée.

Four combiné air et vapeur.

Description

Composants techniques de base

Ils comprennent le plus généralement :

Une enceinte de forme parallélipipédique isolée thermiquement par un isolant en fibre minérale ou par des matériaux composites. Une ou deux portes avec ou sans hublot à axe de rotation vertical ou horizontal.

Des résistances blindées, disposées différemment selon la technique de distribution d’air, soit en épingle à cheveux verticalement sur la paroi arrière, soit en double circuit sur le pourtour du fond, soit verticalement sur une paroi latérale.

Un ou plusieurs ventilateurs à flux axial ou tangentiel.

Des plaques de protection qui favorisent la diffusion de l’air chaud dans l’enceinte.

Des clayettes mobiles qui facilitent un bon chargement ou des chariots qui simplifient les manutentions et l’entretien.

Un filtre mécanique pour protéger le ventilateur et les résistances de la projection de matières grasses.

Composants spécifiques à certains modèles

Des composants complémentaires augmentent les performances :

Un humidificateur, pour éviter déshydratation et perte de poids.

Un système de production de vapeur, pour le four combiné. La vapeur produite par un générateur de vapeur est amenée dans la chambre de cuisson. Par l’intermédiaire d’un ventilateur, elle est transmise pour assurer une cuisson uniforme des aliments.

Un volet réglable pour permettre l’évacuation des vapeurs.

Un dispositif d’interruption du fonctionnement de l’appareil à l’ouverture des portes, pour limiter les déperditions.

Des parois intérieures amovibles ou auto-nettoyantes pour faciliter l’entretien.

Une porte double vitrage pour limiter les déperditions.

Une sonde de température à cœur pour une grande précision des cuissons.

Volet réglable pour l’évacuation des vapeurs.

Dispositif d’interruption à l’ouverture des portes.

Porte double vitrage.

Sonde de température.

Commande et régulation

Du plus simple au plus sophistiqué, citons :

Un ou plusieurs thermostats réglant la température jusqu’à 250°C.

Un programmateur pouvant être lié à une alarme de fin de cuisson.

Enfin, un système électronique qui permet de gérer toutes les fonctions du four : température, accélération de l’air, production de vapeur, alarme de fin de cuisson.
La programmation permet de régler la cuisson avec air et vapeur en fonctionnement simultané ou indépendant durant une partie de la cuisson ou sa totalité.
Le tableau de programmation à régulation tactile offre un avantage sur le plan du nettoyage, donc de l’hygiène.

Certains fours sont équipés d’un régulateur électronique qui hache la demande d’énergie. Il correspond en quelque sorte à un petit délesteur interne.

Gamme

La gamme des appareils est très étendue, les puissances électriques varient de 2 à 150 kW.

La puissance est proportionnelle à la capacité de chargement (environ 300 W/kg) ou 500 W par clayette GN1/1 et aux performances du matériel.

Un supplément de puissance de l’ordre de 50 % est nécessaire pour satisfaire aux conditions de remise en température des plats cuisinés à l’avance, réfrigérés ou surgelés (arrêté du 26-6-1974 / France) : montée en température de + 3 °C à + 65 °C en moins d’une heure.

Par exemple :

cuisson : 12 kW
remise en température : 18 kW

Utilisation

Ces fours sont désormais des équipements de base des cuisines professionnelles de tous secteurs.

Ces appareils permettent de réaliser des cuissons à l’air chaud comme dans des fours classiques traditionnels ainsi que des cuissons à la vapeur ou des cuissons mixtes air et vapeur.

cuire les viandes, volailles, poissons, légumes, pâtisseries,
rôtir et gratiner,
remettre en température les plats réfrigérés et surgelés ou sous-vide,
cuire des aliments en sachets sous-vide à une température précise au degré près (basse température) (combiné air/vapeur).

Efficacité énergétique

Il est toujours souhaitable d’utiliser le four à sa capacité maximale, sans gêner la circulation d’air.
Lorsqu’il y a des chariots, ceux-ci sont chargés à l’extérieur du four avant d’être enfournés ce qui réduit les temps d’ouverture de l’enceinte et donc les pertes et facilite les manutentions.

Posted By : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Résistance thermique totale d’une paroi (Rt)

La résistance thermique d’une paroi (R_T)

La résistance thermique totale R_T d’une paroi d’ambiance intérieure chaude à ambiance extérieure froide, est égale à la somme des résistances thermiques de toutes les couches de matériaux ou d’air peu ou non ventilé, qui constituent la paroi, et des résistances d’échange superficiel.

R_T = R_si + R₁ + (R₂) + (R_…) + (R_a) + R_se

Les valeurs entre parenthèses n’existent pas lorsque la couche (d’air ou de matériau) est absente.

À partir de la résistance thermique totale, on peut calculer le coefficient de transmission thermique U.

Remarque 1
Dans le cas où la paroi contient une couche d’air peu ventilée, la somme des résistances thermique des couches de matériaux situés entre la couche d’air et le côté froid, est limitée à 0.15 m²K/W. (Réf : AGW du 17 avril 2008, Annexe VII, Art 5.4.2.3).

Remarque 2
Dans le cas où la paroi sépare deux ambiances intérieures l’une froide et l’autre chaude, la formule devient :

R_T =R_si + R₁ + (R₂) + (R_…) + (R_a) + R_si

Les valeurs entre parenthèses n’existent pas lorsque la couche (d’air ou de matériau) est absente.

Remarque 3

Dans le cas où la paroi contient une couche d’air fortement ventilé, on ne considère que la partie située du côté chaud de la couche d’air, et on considère que cette partie sépare deux ambiances intérieures dont celle située côté froid est à la température extérieure.

Dans ce cas, formule devient :

R_T = R_si + R₁ + (R₂) + (R_…) + R_si

Les valeurs entre parenthèses n’existent pas lorsque la couche de matériau est absente.

Remarque 4

En général, la résistance thermique des couches dont l’épaisseur est inférieure à 1 mm n’est pas prise en compte pour le calcul de la résistance thermique totale des parois.

La résistance thermique d’une paroi dont certaines couches sont non homogènes

Les parois de la surface de déperdition du volume protégé sont parfois constituées d’une série de couches dont certaines ne sont pas homogènes (par exemple : couches constituées d’un mélange de plusieurs matériaux homogènes comme du bois et de l’isolant).

Calcul précis

Le calcul numérique précis de la résistance thermique de la paroi peut se faire suivant une méthode numérique conformément à la norme NBN EN ISO 10211.

Méthode simplifiée (méthode par combinaison)

Dans beaucoup de cas, il n’est pas nécessaire de faire appel à des calculs numériques et des méthodes simplifiées peuvent être appliquées. Elles donnent via un calcul manuel et l’application de certaines formules une valeur RT suffisamment précise.

La résistance thermique totale de la paroi est comprise entre deux limites :

La limite supérieure de la résistance thermique totale (R’_T)
La limite inférieure de la résistance thermique totale (R’’_T)

Pour calculer la limite supérieure (R’_T)

On divise la paroi en i sections dont toutes les couches sont homogènes.
Pour chacune de ces sections, on détermine la transmission thermique U_i (=1/R_T,i).
On détermine U de la paroi comme la moyenne pondérée (en fonction des surfaces) des U_i des sections.
On obtient R’_T à partir du U moyen : R’_T = 1/U

U = % a x U_a + % b x U_b + % c x U_c + % d x U_d x …
1/R’T = % a/RT_a + % b/RT_b + % c/RT_c + % d/RT_d + ⋯

Pour calculer la limite inférieure (R’’_T)

On divise la paroi en j couches homogènes ou non homogènes.
Pour chacune de ces couches, on détermine la transmission thermique équivalente Uj (=1/Rj) de la couche comme la moyenne pondérée (en fonction des surfaces) des transmissions thermiques Uj (= 1/Rxj) des sections de matériaux différents dans la couche.

1/Rj = % aj/R_aj + % bj/R_bj + % cj/R_cj+ % dj/R_dj + ⋯

On obtient ainsi le R_j de chacune des couches.
On calcule R’’_T comme pour une paroi avec couches homogènes :

R’’_T = R_si + R₁ + R₂ + R₃ + R₄ + … + R_se

Pour calculer la résistance thermique (R_T)

On effectue la moyenne arithmétique des limites supérieures et inférieures de la résistance thermique.

RT = (R’_T + R »_T) / 2

Applicabilité

La méthode simplifiée ne peut pas être appliquée :

lorsque le rapport entre R’_T et R’’_T est supérieur à 1.5 ;
lorsque la couche isolante de la paroi est traversée par du métal.

Source : AGW du 17 avril 2008, Annexe VII, Art 6.2

Exemple

a = 3O m², b = 3O m², c = 1O m², d = 3O m²,

➙ % a = 0.3, % b = 0.3, % c = 0.1, % d = 0.3

e1 = 0.05 m, e2 = 0.1 m, e3 = 0.05 m,

Calcul de la limite supérieure (R’_T)

Calcul de la limite inférieure (R’’_T)

Calcul de la résistance thermique (R_T)

R_T = (1.39 + 1.12) / 2 = 1.25 m²K/W

Posted By : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Choisir l’emplacement des luminaires – règles générales

Objectif	Règles
Limiter l’éblouissement direct	Grâce aux ventelles, l’angle de défilement transversal est souvent plus grand que l’angle de défilement longitudinal. Il est donc généralement plus facile de prévenir l’éblouissement en plaçant les luminaires longitudinalement par rapport à l’axe du regard.
Limiter les réflexions sur le plan de travail	Respecter une zone interdite située au-dessus du plan de travail. Cela revient souvent à placer les luminaires en rangées parallèles de part et d’autre du plan de travail plutôt qu’au-dessus.
Éviter les zones sombres le long des fenêtres le soir	Un mur réfléchit la lumière, curieusement, un vitrage l’absorbe. La rangée de luminaires le long des fenêtres doit donc être proche de celles-ci pour compenser les pertes de lumière au travers des vitrages (le placement de rideaux peut jouer un rôle semblable).
Éviter les ombres gênantes	Favoriser l’éclairage provenant de la gauche (pour les droitiers) et du dessus, mais avec un appoint venant de la droite pour éviter les ombres trop agressives.
Valoriser les apports en éclairage naturel ou les zones de besoins différents	Placer les luminaires par zone de besoins différents (zone de circulation, de rencontre, de travail, zone façade, …) avec des commandes dédiées.
Assurer une uniformité correcte	Respecter un écartement des luminaires fonction de la hauteur de montage et de la distribution lumineuse des luminaires. Certains fabricants peuvent fournir des tableaux qui illustrent pour un luminaire donné l’uniformité moyenne obtenue en fonction du rapport e (écartement entre les luminaires) / h_u (distance entre le luminaire et le plan de travail. Extrait de catalogue.

Posted By : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Salle de conférence équipée d’une sonde CO2

Salle de conférence équipée d'une sonde CO2

Description

Il s’agit d’une salle de conférence de 150 places en gradins située en Alsace.

Cette salle a fait l’objet d’une instrumentation par le COSTIC et les résultats de l’analyse, fort intéressants, ont été publiés dans Les Actes du COSTIC n°155 : Les capteurs de qualité d’air pour réguler la ventilation à la demande.

En voici un extrait :

La salle de conférence est alimentée par une centrale de traitement d’air indépendante, à débit constant, sans contrôle d’humidité.

Une sonde CO₂, placée dans le conduit de reprise, assure la régulation du volet d’air neuf, avec entière satisfaction de l’exploitant.

Régulation

L’ouverture des registres d’admission d’air neuf répond à deux exigences :

> La présence des occupants, par l’intermédiaire de la lecture du taux de CO₂. La consigne est réglée sur 1 200 ppm, avec une bande proportionnelle de 500 ppm autour de cette valeur.

> Le free cooling de la salle, par rafraîchissement par l’air extérieur. Si la température intérieure est dépassée et si l’air extérieur est plus frais que l’air intérieur, un maximum d’air neuf extérieur est fourni aux occupants (principalement en mi-saison).

Un sélecteur permet d’attaquer les registres avec la demande la plus forte.

La régulation doit de plus prévoir un renouvellement minimum, même en cas d’absence totale d’occupants.

Résultats

Le bâtiment ayant été équipé dès l’origine de ce type de système, il n’est pas possible d’estimer l’économie résultant de cette régulation.

Par contre, il est intéressant d’observer les résultats du monitoring (une journée de juin) :

Enregistrement des paramètres

Il apparaît clairement une utilisation très partielle de la salle durant la matinée, puis une occupation élevée à partir de 11h00. Dès 12h30, la salle s’est probablement vidée.

Ce n’est que vers 11h15 que la teneur en CO₂ de la salle a dépassé les 950 ppm, seuil minimum d’ouverture des registres d’air neuf

Durant la matinée, la température extérieure est inférieure à la température de l’air repris.

On peut en profiter pour rafraîchir la salle.

Commande du volet d’air neuf

Le volet d’air neuf est bien ouvert au matin (modulé par les besoins de rafraîchissement), puis fermé à 11h00 (T°ext > T°int).

Les pics correspondent à la demande d’ouverture pour les besoins hygiéniques des occupants (avec un maximum à 30 % d’ouverture, correspondant bien au 1 100 ppm de CO₂ enregistrés).

Enfin, dans l’après-midi, quelques ouvertures périodiques afin d’assurer un minimum d’air neuf hygiénique.

On imagine clairement l’économie résultant de l’utilisation adéquate du free cooling et du contrôle optimal du débit d’air neuf extérieur à refroidir (ou à réchauffer en hiver) !!!

Posted By : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Sonde CO2

Domaine d’application

Le CO₂, dioxyde de carbone, n’est pas un polluant pour les niveaux de concentration rencontrés normalement dans les bâtiments. Il est cependant représentatif du nombre d’occupants et donc, de façon indirecte, des polluants dégagés par les usagers, comme les odeurs. Par contre, il est peu sensible aux émanations de la combustion du tabac.

Le taux de CO₂ constitue donc un paramètre intéressant pour le réglage de la ventilation des locaux à occupation intermittente et variable comme les salles de conférences, de spectacle, d’enseignement… et les locaux où la fumée du tabac n’est pas le principal agent polluant. Dans ce dernier cas, c’est une « sonde de COV » (Composés Organiques Volatiles) ou « sonde de mélange de gaz » qui sera choisie.

A ne pas confondre avec les sondes CO, sondes qui détectent le monoxyde de carbone, principalement utilisées pour la ventilation des garages.

Fonctionnement

La mesure du CO₂ dans l’air est basée sur le fait que ce gaz absorbe le rayonnement infrarouge dans une plage donnée de longueurs d’onde.

L’importance de cette absorption (et donc la teneur en CO₂) est mesurée, soit par l’intermédiaire d’un microphone pour le procédé acoustique, soit par un détecteur infrarouge pour le procédé photométrique.

Le procédé acoustique est similaire. Un rayonnement infrarouge, modulé à quelques centaines de hertz, est émis. Son absorption par le CO₂ échauffe l’air. Les variations de température dans le volume fermé provoquent une variation de pression à la même fréquence. L’amplitude de cette variation de pression est mesurée par un microphone.

Le procédé photométrique consiste à mesurer l’intensité du flux infrarouge après son absorption par le CO₂ contenu dans le volume d’air.

Certains intègrent une petite pompe d’aspiration de l’air à mesurer.

Plage de mesure

Les sondes de CO₂ présentent généralement une plage de mesure de 0-2 000 ppm, satisfaisante pour la mesure des concentrations observées dans les bâtiments :

Parce que la teneur en CO₂ de l’air extérieur est de l’ordre de 400 ppm.
Parce que dès 800 ppm une diminution de la concentration et du confort s’observe déjà chez l’homme.
Parce que les réglementations limitent généralement à 1 000 … 1 500 ppm la teneur maximale dans les bâtiments tertiaires.

Seules, les sondes CO₂ présentes dans l’industrie pour détecter le dépassement des seuils de toxicité dépassent ces plages de mesure. Il s’agit d’assurer la sécurité du personnel dans les zones à risques (zones à pollution spécifique). La concentration maximale à laquelle un être humain peut être exposé pendant 8 h est fixée à 5 000 ppm dans de nombreux pays. Une concentration mortelle pour l’homme est atteinte autour des 200 000 ppm.

Le temps de réponse d’une sonde de CO₂ peut atteindre 5 à 10 minutes. Mais ceci crée un amortissement favorable pour la régulation d’un système de ventilation.

L’erreur de mesure des produits actuels varie entre 10 et 100 ppm.

Lors de la mise sous tension, il faut attendre la stabilisation de l’appareil (généralement 5 minutes, parfois beaucoup plus !).

Output

Elles sont dotées :

Soit d’une sortie analogique (de type 0 – 10 V ou 4 – 20 mA), ce qui permet une action modulante sur un volet d’admission d’air neuf ou sur un ventilateur à vitesse variable.
Soit d’une sortie tout ou rien, provoquant la mise en route d’une hotte de cuisine par exemple.

Mode de pose

Il existe des modèles adaptés à la pose en paroi dans un local, et d’autres prévus pour être placés dans la gaine de reprise. Cette deuxième solution est préférable pour l’homogénéité de l’air mesuré.

Il convient toutefois de prendre quelques précautions. Les sondes ne doivent pas être installées ni trop loin, ni trop près de la grille de reprise de façon à :

éviter les dépôts sur la partie sensible de la sonde,
ne pas augmenter par trop le temps de réponse,
éviter les risques de condensation de vapeur d’eau sur la sonde,
garder un accès aisé.

Dans le cas où la sonde est placée dans le local, on sera attentif à

les éloigner des portes et fenêtres (pour éviter l’influence de l’air extérieur et les courants d’air chauds ou froids),
ne pas placer les sondes de CO₂ trop près des individus et de rayonnement de chaleur (minimum 2 m),
éviter les coins (mauvaise circulation de l’air).

De plus en plus de systèmes disposent de LEDs colorées (verte, orange et rouge) pour indiquer divers seuils de pollutions. Par exemple :

verte < 800 ppm, pas de pollution l’air du local est « sain ».
orange entre 800 et 1200 ppm, la concentration de CO₂ commence à se faire sentir (odeurs), baisse de la concentration, des performances et du confort des occupants.
rouge > 1200 ppm, il est temps d’aérer le local !

Dans ce cas-ci, la sonde CO₂ doit être disposée à hauteur d’yeux.

Il faut aussi s’assurer que les ouvertures d’air du capteur ne sont pas obstruées.

Ces sondes doivent finalement être alimentées en permanence. Une coupure de l’alimentation provoque une longue durée d’indisponibilité de l’information fournie, cette durée de remise en régime est de plusieurs heures. Le raccordement de l’alimentation doit donc être réalisé en vue de minimiser les risques d’interruption.

Coût

Le prix d’une sonde de CO₂ adaptée à la régulation de la ventilation est couramment supérieur à 650…750 €.
Ces sondes sont distribuées par des fournisseurs :

de matériel de régulation,
de matériel de ventilation et de traitement d’air,
d’appareils de mesure.

Maintenance

Les sondes de CO₂ doivent être étalonnées régulièrement. Une périodicité de 12 mois est généralement conseillée.

À défaut, les sondes risquent d’être soumises à des dérives à long terme qui anéantiront les économies recherchées par la régulation de la ventilation « à la demande ».
L’étalonnage est effectué sur place, par comparaison avec un mélange de CO₂ à concentration connue, de l’ordre de 1 000 à 1 500 ppm.

L’étalonnage demande quelques précautions :

Il faut se tenir éloigné de la sonde de façon à ne pas fausser la mesure par ses propres émanations.
Le gaz étalon doit être présenté à la sonde avec une pression proche de la pression atmosphérique car la mesure peut varier en fonction de ce paramètre.
Il faut prendre le temps nécessaire pour cette opération puisque le temps de réponse de certaines des sondes de CO₂ peut atteindre 10 minutes. Elle doit être menée plusieurs heures après la mise sous tension, comme indiqué précédemment.

Découvrez cet exemple d’utilisation de sonde CO2 dans une salle de conférence.

Posted By : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Obtenir d’autres aides

Les primes Énergie – généralités

Sur le site http://energie.wallonie.be sont recensées toutes les aides et primes selon la qualité du demandeur. La Division de l’énergie instruit les demandes, les contacts avec les demandeurs et bien sûr assure la mise en liquidation des montants octroyés. À ce jour, les catégories sont :

Particuliers
Entreprises, indépendants, artisans, secteur non marchand
Pouvoirs publics

Toutes les autres subventions

Il existe une banque de données de toutes les aides provinciales, régionales, fédérales, européennes, … : c’est la base de données MIDAS.

Elle est disponible, sur Internet à l’adresse : http://www.aides-entreprises.be/

Posted By : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Obtenir une aide pour les entreprises

L’aide aux entreprises et aux organismes représentatifs d’entreprises : programme AMURE

Les subventions AMURE sont destinées à soutenir certains organismes qui veulent réduire la consommation énergétique de leurs bâtiments. Plusieurs démarches destinées à améliorer la performance énergétique de ces bâtiments peuvent être subsidiées.

Pour plus d’informations, consultez le site portail Énergie de la Région Wallonne : http://energie.wallonie.be. On y trouvera le formulaire de demande de subsides ainsi que les explications détaillées.

Les primes à la consultance

Bénéficiaires

PME de moins de 100 personnes n’exerçant pas leur activité dans un des secteurs suivants :

Banques, institutions financières, assurances et immobilier, enseignement et formation, soins de santé, sports, loisirs et culture, sauf tourisme,
Production et distribution d’énergie et d’eau, sauf production d’énergies renouvelables,
Professions libérales.

Activités soutenues

Réalisation d’études dans les domaines suivants : gestion financière, gestion commerciale, politique industrielle, gestion de la qualité des produits, gestion environnementale et du développement durable, organisation et management, informatique, transmission d’entreprise.

Montant de l’aide

Prise en charge des honoraires du consultant à concurrence de 50 % (aussi bien pour le diagnostic général que pour la mission spécialisée).

Honoraires pris en considération limités à 620 € par jour HTVA.

Montant maximal de l’aide : 12 500 € HTVA.

TVA et frais de déplacement à charge de l’entreprise.

Critères d’éligibilité

Consultants agréés par la Région wallonne,

Pré-étude préalable et concertation avec la Région wallonne afin de déterminer la portée et la durée de la mission.

Réglementation

Décret du 11 mars 2004 relatif aux incitants régionaux en faveur des PME.
Arrêté du Gouvernement Wallon du 6 mai 2004 Section 4 (dernières modifications apportées en janvier 2016) portant exécution du décret du 11 mars 2004 relatif aux incitants régionaux en faveur des PME.

Contact

DGO6 – Économie, Emploi, Recherche
Place de la Wallonie, 1
5100 Namur (Jambes)
Tél. : 081/33 37 00
Site web : www.emploi.wallonie.be

La déduction fiscale pour l’investissement économiseur d’énergie

Bénéficiaire

Les bénéfices des entreprises industrielles, commerciales ou agricoles et les profits des titulaires de professions libérales, charges, offices ou autres occupations lucratives peuvent être exonérés.

Montant de l’aide

Immunisation d’une quotité des bénéfices à concurrence de 13.5 %.

L’avantage est octroyé par le Ministère des Finances; la Région délivre une attestation garantissant que les investissements réalisés font bien partie de la liste.

Critères d’éligibilité

Les immobilisations sont affectées en Belgique à l’exercice de l’activité professionnelle.

Les investissements doivent faire partie de la liste des 12 catégories d’investissements éligibles figurant à l’annexe I du formulaire de demande :

limitation des déperditions d’énergie dans les bâtiments existants ou dans les serres existantes;
limitation des pertes d’énergie par l’isolation d’appareils, conduites, vannes et gaines de transport en usage ou par le recouvrement des bains de liquide chaud ou froid en usage;
limitation des pertes d’énergie dans les fours existants;
limitation des pertes par ventilation dans les bâtiments existants;
récupération de chaleur résiduelle;
utilisation de l’énergie de détente libérée par des processus de production existants ou par la détente de fluides comprimés pour leur transport;
appareils de production combinée de forme et de chaleur;
appareils de combustion, de chauffage, de climatisation et d’éclairage;
procédés industriels de production;
production et utilisation d’énergie par conversion chimique, thermochimique ou biochimique de la biomasse et des déchets;
production d’énergie à partir des sources d’énergie renouvelables;
transport par chemin de fer ou par navigation.

Réglementation

Code des Impôts sur les Revenus 1992 (article 69) ;
A.R. du 27 août 1993, d’exécution du Code des Impôts sur les Revenus, Chapitre I, Section XVI.

Procédure

Le contribuable adresse à l’administration régionale de l’énergie une demande d’attestation au moyen du formulaire CEB-2 complété. Suite à l’examen du dossier, la Région délivre une attestation que le contribuable introduira auprès du Ministère des finances. La demande de déductions fiscales doit être introduite avant la fin de la période de 3 mois suivant la clôture de l’exercice fiscal au cours duquel l’investissement a été réalisé.

Contact

Informations sur le site portail de la R.W. : energie.wallonie.be

Les subventions pour la recherche industrielle de base

Bénéficiaire

Les PME et les grandes entreprises, généralement en association avec des centres de recherche ou équipes universitaires ou de niveau universitaire.

Activités soutenues

Acquisition de connaissances scientifiques et techniques qui sont susceptibles d’applications industrielles exploitées en Wallonie.
Les dépenses admissibles sont :

Les dépenses de personnel relatives aux chercheurs, techniciens et autre personnel d’appui, dans la mesure où ils sont affectés à la réalisation du projet ;
Les coûts des instruments et du matériel. Dans la mesure où, et aussi longtemps qu’ils sont utilisés pour la réalisation du projet (si ceux-ci ne sont pas utilisés pendant toute leur durée de vie pour la réalisation du projet, seuls les coûts d’amortissement correspondant à la durée de vie du projet -calculés selon les bonnes pratiques comptables- sont alors admissibles) ;
Les coûts de la recherche contractuelle, des connaissances techniques et des brevets acquis en faisant l’objet de licences auprès de sources extérieures, au prix du marché, ainsi que les coûts des services de consultants et de services équivalents utilisés pour la réalisation du projet ;
Les frais généraux additionnels supportés directement du fait de la réalisation du projet ;
Les autres frais d’exploitation, notamment les coûts des matériaux, fournitures et produits similaires, supportés directement du fait de la réalisation du projet.

Montant de l’aide

La subvention varie de 50 à 80 % du coût du projet en fonction du type d’entreprise.

Critères d’éligibilité

Les critères d’évaluation de la demande sont les suivants:

Le caractère innovant du projet et notamment sa contribution au progrès scientifique en terme d’acquisition de connaissances nouvelles;
La qualité du projet, sa faisabilité technique et sa pertinence par rapport aux besoins technico-économiques de la Région.
Votre entreprise doit être capable de valoriser du point de vue économique et de l’emploi les résultats attendus du projet: retombées économiques, existence d’un marché lucratif et capacité à pénétrer ce marché, perspectives d’exploitation et incidences des droits intellectuels de projets concurrents.
L’impact sur l’environnement ne peut être négatif;
Votre entreprise doit être à même de faire face aux besoins financiers actuels et prévisibles du projet ou avoir la possibilité de trouver les financements complémentaires correspondants à ces besoins;
Le projet doit comporter un degré de risque évident (coût du projet par rapport au chiffre d’affaires de l’entreprise, temps de mise au point du nouveau produit ou procédé, bénéfices escomptés par rapport au coût du projet).
L’effet incitatif de l’aide.

Réglementation

Décret du 3 juillet 2008 relatif au soutien de la recherche, du développement et de l’innovation en Wallonie (articles 15 à 20)

Contact

energie.wallonie.be

L’avance récupérable pour la recherche appliquée, le développement et la démonstration

Bénéficiaire

Les PME et les grandes entreprises, généralement en association avec des centres de recherche ou équipes universitaires ou de niveau universitaire.

Activités soutenues

Mise au point de produits, procédés ou services nouveaux susceptibles de déboucher sur une activité rentable de production en Région wallonne, dans un délai de l’ordre de cinq ans.

Montant de l’aide

Petites entreprises : avance récupérable de 75 % du coût du projet.
Moyennes entreprises : avance récupérable de 65 % du coût du projet.
Grandes entreprises : avance récupérable de 55 % du coût du projet.

Critères d’éligibilité

Le produit, procédé ou service innovant doit avoir un marché accessible pour l’entreprise et une rentabilité suffisante.

L’entreprise doit être saine sur le plan financier et avoir la possibilité de trouver des financements correspondant aux besoins actuels et prévisibles du projet.

Compétence et motivation de l’équipe chargée du projet et de son réseau commercial.

Réglementation

Décret du 3 juillet 2008 relatif au soutien de la recherche, du développement et de l’innovation en Wallonie (articles 21 à 31).

Contact

Informations sur le site portail de la R.W. : energie.wallonie.be

Horizon 2020 Energy Efficiency : le programme cadre de l’UE pour la recherche et l’innovation

Bénéficiaire

Un consortium composé d’au moins trois entités juridiques (projets de recherche courants) ou toute entité juridique (autres programmes).

Activités soutenues

Les sujets de recherche et d’innovation de la thématique efficacité énergétique proposés par la Commission européenne varient d’un appel à l’autre. Les principaux thèmes soutenus concernent :

Les consommateurs : engager et sensibiliser les consommateurs, comprendre le comportement des occupants, favoriser les solutions connectées et informatiques, etc ;
Les bâtiments : réduire les coûts de rénovation énergétique, atteindre l’objectif NZEB, enlever les barrières dues aux marchés, favoriser l’harmonisation du calcul des performances énergétiques, travailler avec les réseaux énergétiques et leur gestion, etc ;
Les autorités publiques : montrer l’exemple en matière d’efficacité énergétique, développer des politiques en énergie durable ambitieuses, etc ;
Les industries, produits et services : augmenter l’efficacité énergétique de l’entièreté du processus de production, réutiliser les déchets industriels, etc ;
Le chauffage et le refroidissement : modérer la demande, accroitre l’efficacité énergétique, maximiser l’utilisation des énergies renouvelables, réduire les coûts, etc ;
Une finance pour une énergie durable : développer des mécanismes financiers innovants en faveur des économies d’énergie, accélérer le développement du marché, etc.

Montant de l’aide

Actions de recherche et d’innovation : jusqu’à 100 % des coûts admissibles pour les organismes à but non-lucratif, généralement 70 % pour les autres.
Coûts indirects admissibles : 25 % des coûts directs admissibles.

Critères d’éligibilité

En général, le projet doit être présenté par un consortium groupant au moins 3 participants de 3 États Membres ou États associés différents, dont 2 au moins proviennent d’États Membres ou d’États associés. Différents nombres minimum de participants peuvent être spécifiés dans les appels à propositions.

Le projet doit être introduit dans le cadre d’un appel à propositions et doit être évalué positivement par les experts de la Commission européenne.

Réglementation

RÈGLEMENT (UE) N°1291/2013 DU PARLEMENT EUROPÉEN ET DU CONSEIL du 11 décembre 2013
portant établissement du programme-cadre pour la recherche et l’innovation « Horizon 2020 » (2014-2020) et abrogeant la décision n°1982/2006/CE.

Contacts

UNION WALLONNE DES ENTREPRISES
Elle assume la mission de Point de Contact National, en vue d’aider les partenaires belges à déposer des propositions de projets.

Website: http://www.ncpwallonie.be

Posted By : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Systèmes de pause et d’accrochage pour toiture plate

Les types de pose des étanchéités bitumineuses

Les étanchéités bitumineuses peuvent être :

Elles peuvent être posées sur le support de différentes manières :

en indépendance, c’est-à-dire que la membrane n’est pas du tout fixée au support,
en adhérence totale, c’est-à-dire que la membrane adhère en tous points à son support,
en semi-indépendance, c’est-à-dire que la membrane n’adhère à son support que sur une partie de la surface (plots, bandes, …),
par fixation mécanique, c’est-à-dire que la membrane est fixée au support par des vis et des clous, éventuellement à travers les couches de matériaux intermédiaires (pare-vapeur et/ou isolant) si elles existent.

Dans les systèmes multicouches les différentes couches sont toujours assemblées en adhérence totale par soudage, collage au bitume chaud ou collage à froid.

⇒ Compositions des étanchéités bitumineuses monocouches

Les étanchéités bitumineuses monocouches peuvent être posées suivant différentes possibilités de combinaisons de techniques de fixation.

Indépendance sur le support

Couche unique posée librement (LL)

Adhérence totale au support

Couche unique soudée à la flamme (TS)
Couche unique collée à froid (TC)

Semi-indépendance sur le support

Sous-couche perforée VP 45/30 collée au bitume chaud, couche supérieure soudée à la flamme (PBs)
Sous-couche perforée VP 45/15 déroulée librement, couche supérieure soudée à la flamme (PLs)
Couche unique soudée à la flamme (PS)

Couche unique collée à froid (PC)

Fixation mécanique au support

Couche unique vissée dans les recouvrements (MV)

(LL) Monocouche / pose en indépendance

On applique successivement sur le support :

une couche facultative de désolidarisation (voile de verre ou natte de polyester),
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère avec recouvrements soudés,
une couche de protection lourde.

Système (LL)

Support.
Couche de désolidarisation éventuelle.
Membrane en bitume polymère posée librement
Protection lourde.

* * *

(TS) Monocouche / adhérence totale / soudage à la flamme

On applique successivement sur le support :

un vernis d’adhérence bitumineux si le support est en béton,
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère soudée à la flamme, avec recouvrements soudés.

Système (TS)

Support.
Vernis d’adhérence (si support en béton).
Membrane en bitume polymère soudée à la flamme.

* * *

(TC) Monocouche / adhérence totale / collage à froid

On applique successivement sur le support :

un vernis d’adhérence bitumineux si le support est en béton,
une couche de colle bitumineuse à froid,
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère déroulée dans la colle, avec recouvrements soudés.

Système (TC)

Support.
Vernis d’adhérence (si support en béton).
Couche de colle à froid.
Membrane en bitume polymère déroulée dans la colle.

* * *

(PBs) Monocouche / semi-indépendance / sous-couche perforée (VP45/30) collée au bitume chaud / couche finale soudée

On applique successivement sur le support :

un vernis d’adhérence bitumineux si le support est en béton,
une membrane perforée VP45/30 posée librement,
une couche de bitume soufflé chaud,
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère soudée à la flamme, avec recouvrements soudés.

Système (PBs)

Support.
Vernis d’adhérence (si support en béton).
Membrane perforée posée librement.
Couche de bitume chaud.
Membrane en bitume polymère soudée.

* * *

(PLs) Monocouche / semi-indépendance / sous-couche perforée / soudage à la flamme

On applique successivement sur le support :

un vernis d’adhérence bitumineux si le support est en béton,
une membrane perforée VP40/15 posée librement,
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère soudée à la flamme, avec recouvrements soudés.

Système (PLs)

Support.
Vernis d’adhérence (si support en béton).
Membrane perforée posée librement.
Membrane en bitume polymère soudée à la flamme.

* * *

(PS) Monocouche / semi-indépendance / soudage à la flamme

On applique successivement sur le support :

un vernis d’adhérence bitumineux si le support est en béton,
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère comportant des zones d’adhérence par points ou par bande, soudée à la flamme, avec recouvrements soudés.

Système (PS)

Support.
Vernis d’adhérence (si support en béton).
Membrane en bitume polymère avec points d’adhérence soudée à la flamme.

* * *

(PC) Monocouche / semi-indépendance / collage à froid

On applique successivement sur le support :

un vernis d’adhérence bitumineux si le support est en béton,
une couche de colle à froid, par bandes ou par plots,
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère déroulée dans la colle, avec recouvrements soudés.

Système (PC)

Support.
Vernis d’adhérence (si support en béton).
Couche de colle à froid par bandes ou plots.
Membrane en bitume polymère déroulée dans la colle.

* * *

(MV) Monocouche / fixation mécanique / vissage

On applique sur le support :

Une couche facultative de désolidarisation,
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère fixée mécaniquement au niveau des recouvrements, avec recouvrements soudés.

Système (MV)

Support.
Membrane en bitume polymère fixée mécaniquement.

⇒ Compositions des étanchéités bitumineuses multicouches

Les étanchéités bitumineuses multicouches peuvent être posées suivant différentes possibilités de combinaisons de techniques de fixation.

Indépendance sur le support

Sous couche posée librement

Couche supérieure soudée à la flamme (LLs)
Couche supérieure collée à froid (LLc)

Adhérence totale au support

Sous-couche collée au bitume chaud

Couche supérieure soudée à la flamme (TBs)

Sous-couche soudée à la flamme

Couche supérieure soudée à la flamme (TSs)

Sous-couche collée à froid

Couche supérieure soudée à la flamme (TCs)
Couche supérieure collée à froid (TCc)

Semi-indépendance sur le support

Couche intermédiaire collée au bitume chaud sur sous-couche perforée collée au bitume chaud

Couche supérieure soudée à la flamme (PBBs)

Sous-couche avec plots ou bande soudée en semi-indépendance à la flamme

Couche supérieure soudée à la flamme (PSs)

Sous-couche collée à froid

Couche supérieure soudée à la flamme (PCs)
Couche supérieure collée à froid (PCc)

Fixation mécanique au support

Sous-couche vissée

Couche supérieure soudée à la flamme (MVs)
Couche supérieure collée à froid (MVc)

Sous-couche clouée

Couche supérieure soudée à la flamme (MNs)
Couche supérieure collée à froid (MNc)

(LLs) Multicouche / pose en indépendance / couche supérieure soudée à la flamme

On applique successivement sur le support :

une couche facultative de désolidarisation (voile de verre ou natte de polyester),
une membrane V3 ou supérieure avec recouvrements soudés à la flamme,
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère soudée à la flamme, avec recouvrements soudés,
une couche de protection lourde.

Système (LLs)

Support.
Couche de désolidarisation éventuelle.
Membrane de sous couche posée librement.
Couche de bitume chaud.
Membrane en bitume polymère soudée à la flamme.
Protection lourde.

* * *

(Llc) Multicouche / pose en indépendance / couche supérieure collée à froid

On applique successivement sur le support :

une couche facultative de désolidarisation (voile de verre ou natte de polyester),
une membrane V3 ou supérieure, avec recouvrements soudés,
une couche de colle à froid,
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère déroulée dans la colle, avec recouvrements soudés,
une couche de protection lourde.

Système (Llc)

Support.
Couche de désolidarisation éventuelle.
Membrane de sous couche posée librement.
Couche de colle à froid.
Membrane en bitume polymère déroulée dans la colle.
Protection lourde.

* * *

(TBs) Multicouche / adhérence totale / sous-couche collée au bitume chaud / couche supérieure soudée à la flamme

On applique successivement sur le support :

une vernis d’adhérence bitumineux si le support est en béton,
une couche de bitume soufflé chaud,
une membrane déroulée dans le bitume chaud : V3 ou supérieure,
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère soudée à la flamme, avec recouvrements soudés.

Système (TBs)

Support.
Vernis d’adhérence (si support en béton).
Couche de bitume chaud.
Membrane en bitume (sauf APP) déroulée dans le bitume chaud.
Membrane en bitume polymère soudée à la flamme.

* * *

(TSs) Multicouche / adhérence totale / sous couche soudée à la flamme / couche supérieure soudée à la flamme

On applique successivement sur le support :

une vernis d’adhérence bitumineux si le support est en béton,
une membrane V3 ou supérieure soudée à la flamme,
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère , soudée à la flamme avec recouvrements soudés.

Système (TSs)

Support.
Vernis d’adhérence (si support en béton).
Membrane en bitume soudée à la flamme.
Membrane en bitume polymère soudée à la flamme.

* * *

(TCs) Multicouche / adhérence totale / sous couche collée à froid / couche supérieure soudée

On applique successivement sur le support :

une vernis d’adhérence bitumineux si le support est en béton,
une couche de colle bitumineuse à froid,
une membrane déroulée dans la colle : V3 ou supérieure,
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère soudée, avec recouvrements soudés.

Système (TCs)

Support.
Vernis d’adhérence (si support en béton).
Couche de colle à froid.
Membrane en bitume déroulée dans la colle.
Membrane en bitume polymère soudée.

* * *

(TCc) Multicouche / adhérence totale / sous couche collée à froid / couche supérieure collée à froid

On applique successivement sur le support :

une vernis d’adhérence bitumineux si le support est en béton,
une couche de colle bitumineuse à froid,
une membrane déroulée dans la colle : V3 ou supérieure,
une couche de colle bitumineuse à froid,
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère déroulée dans la colle, avec recouvrements soudés.

Système (TCc)

Support.
Vernis d’adhérence (si support en béton).
Couche de colle à froid.
Membrane en bitume déroulée dans la colle.
Couche de colle à froid.
Membrane en bitume polymère déroulée dans la colle.

* * *

(PBBs) Multicouche/semi-indépendance/couche intermédiaire collée au bitume chaud sur sous-couche perforée collée au bitume chaud/couche supérieure soudée à la flamme

On applique successivement sur le support :

une vernis d’adhérence bitumineux si le support est en béton,
une sous-couche perforée (VP45/30) collée au bitume chaud.
une membrane collée au bitume soufflé chaud,
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère soudée à la flamme, avec recouvrements soudés.

Système (PBBs)

Support.
Vernis d’adhérence (si support en béton).
Membrane perforée collée au bitume chaud.
Couche de bitume chaud.
Membrane intermédiaire.
Membrane en bitume polymère soudée.

* * *

(PSs) Multicouche / semi-indépendance / sous-couche avec plots ou bandes soudée à la flamme / couche supérieure soudée à la flamme

On applique successivement sur le support :

une vernis d’adhérence bitumineux si le support est en béton,
une membrane bitumineuse avec plots ou bandes soudée partiellement,
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère soudée à la flamme, avec recouvrements soudés.

Système (PSs)

Support.
Vernis d’adhérence (si support en béton).
Membrane en bitume avec points d’adhérence soudée à la flamme.
Membrane en bitume polymère soudée à la flamme.

* * *

(PCs) Multicouche / semi-indépendance / sous-couche collée à froid / couche supérieure soudée à la flamme

On applique successivement sur le support :

une vernis d’adhérence bitumineux si le support est en béton,
une couche de colle bitumineuse à froid par bandes (collage partiel)
une membrane déroulée dans la colle : V3 ou supérieure,
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère soudée à la flamme, avec recouvrements soudés.

Système (PCs)

Support.
Vernis d’adhérence (si support en béton).
Couche de colle à froid par bandes ou plots.
Membrane en bitume déroulée dans la colle.
Membrane en bitume polymère soudée à la flamme.

* * *

(PCc) Multicouche / semi-indépendance / sous-couche collée à froid / couche supérieure collée à froid

On applique successivement sur le support :

une vernis d’adhérence bitumineux si le support est en béton,
une couche de colle bitumineuse à froid par bandes (collage partiel)
une membrane déroulée dans la colle : V3 ou supérieure,
une couche de colle bitumineuse à froid,
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère déroulée dans la colle, avec recouvrements soudés.

Système (PCc)

Support.
Vernis d’adhérence (si support en béton).
Couche de colle à froid par bandes ou plots.
Membrane en bitume déroulée dans la colle.
Couche de colle à froid.
Membrane en bitume polymère déroulée dans la colle.

* * *

(MVs) Multicouche/fixation mécanique/sous-couche vissée/couche supérieure soudée à la flamme

On applique successivement sur le support :

une couche éventuelle de désolidarisation,
une membrane P4 fixée avec des vis et des plaquettes de répartition, recouvrements soudés à la flamme,
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère soudée à la flamme, avec recouvrements soudés.

Système (MVs)

Support.
Membrane en bitume fixée mécaniquement à l’aide de vis.
Membrane en bitume polymère soudée à la flamme.

* * *

(Mvc) Multicouche / fixation mécanique / sous-couche vissée / couche supérieure collée à froid

On applique successivement sur le support :

une couche éventuelle de désolidarisation,
une membrane P4 fixée avec des vis et des plaquettes de répartition, recouvrements collés à froid,
une couche de colle bitumineuse à froid,
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère déroulée dans la colle, avec recouvrements soudés.

Système (Mvc)

Support.
Membrane en bitume fixée mécaniquement à l’aide de vis.
Couche de colle à froid.
Membrane en bitume polymère déroulée dans la colle.

* * *

(MNs) Multicouche / fixation mécanique / sous-couche clouée / couche supérieure soudée à la flamme

On applique successivement sur le support :

une couche éventuelle de désolidarisation,
une membrane P4 clouée, recouvrements soudés à la flamme,
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère soudée à la flamme, avec recouvrements soudés.

Système (MNs)

Support.
Membrane en bitume fixée mécaniquement à l’aide de clous.
Membrane en bitume polymère soudée à la flamme.

* * *

(MNc) Multicouche / fixation mécanique / sous-couche clouée / couche supérieure collée à froid

On applique successivement sur le support :

une couche de désolidarisation (voile de verre ou natte de polyester),
une membrane P4 clouée, recouvrements collés à froid,
une couche de colle bitumineuse à froid,
une membrane de minimum 4 mm de bitume polymère déroulée dans la colle, avec recouvrements soudés.

Système (MNc)

Support.
Membrane en bitume fixée mécaniquement à l’aide de clous.
Couche de colle à froid.
Membrane en bitume polymère déroulée dans la colle.

Les types de pose des étanchéités synthétiques

Les étanchéités synthétiques sont en général toujours monocouches.

Les étanchéités peuvent être posées sur le support de différentes manières :

en indépendance,
en adhérence totale,
en semi-indépendance,
par fixation mécanique.

La pose des membranes d’étanchéité synthétiques varie selon le produit. Elle doit donc être effectuée conformément aux prescriptions des fabricants et des agréments techniques des produits, par du personnel connaissant la technique de pose. Celle-ci diffère généralement des techniques traditionnellement utilisées pour les membranes bitumineuses.

Application sur le support

Les membranes pourront, suivant leurs types, être :

posées librement sur le support,
collées au support à l’aide de colle de contact,
collées au support à l’aide de bitume chaud modifié ou non,
collées à froid sur le support à l’aide de colle bitumineuse,
collées au support à l’aide de colle spéciale en haut polymères,
fixées mécaniquement au support selon différentes techniques.

Étanchéité des recouvrements

Les recouvrements pourront être :

soudés à l’aide de solvants,
soudés à l’air chaud,
soudés par ondes à haute fréquence,
collés par application de colle,
collés par application de bandes collantes sur le joint ou dans le joint.

L’application de certaines de ces techniques est délicate et nécessite un soin particulier.

Des conditions atmosphériques favorables, et la pose correcte des produits surtout lorsqu’il contiennent des solvants sont indispensables. Certaines membranes ne peuvent être posées lorsqu’il y a trop de vent, trop de poussière ou trop d’humidité, ou lorsqu’il fait trop froid.

Le personnel qui effectue la pose doit donc être très soigneux et très qualifié.

Les systèmes d’accrochage des membranes

Pour contrer les effets de succion dus au vent qui peuvent être très importants, il est nécessaire de maintenir les systèmes d’étanchéité sur leur support.

Cela peut se faire de plusieurs manières :

Lorsque l’étanchéité comprend plusieurs couches, les différentes couches doivent être solidarisées. Elles le sont uniquement par collage ou soudage.

* * *

Lestage

Lorsque l’étanchéité n’est pas fixée au support, on dit qu’elle est posée en indépendance. Il est alors nécessaire de la lester. Le poids du lest doit être déterminé en fonction des contraintes.

Lestage.

Le lestage fait en même temps fonction de protection de la membrane d’étanchéité contre les rayonnements UV du soleil.

Dans le cas de la toiture inversée, l’isolation est posée entre l’étanchéité et le lestage.

Lestage d’une toiture inversée.

La fixation de l’isolant est toujours conseillée, même sous une étanchéité posée en indépendance.

* * *

Fixation mécanique

La fixation mécanique de l’étanchéité est théoriquement possible sur tout support, mais elle est surtout utilisée sur des supports en bois, en béton cellulaire ou en tôles d’acier.

La fixation au support se fait à l’aide de clous ou de vis autoforantes munies de plaquettes de répartition.

Exemple de fixation mécanique.

L’étanchéité est fixée (à travers l’isolant, s’il s’agit d’une toiture chaude) au support. Les fixations sont placées dans les recouvrements ou dans la sous-couche de l’étanchéité à laquelle est ensuite collée la couche supérieure.

Membrane fixée par vis à travers l’isolant.

Le nombre de fixations nécessaires pour résister au vent, dépend de l’étanchéité à l’air du bâtiment, de la situation du bâtiment, de la hauteur du bâtiment, du support de l’étanchéité et de la résistance utile au vent des fixations, ainsi que de la zone de toiture concernée.

* * *

Collage au bitume chaud

La méthode de collage à plein bain de bitume, consiste à déverser sur le support un bitume chaud et liquide et à déposer dans celui-ci le matériau (membrane ou isolant) à faire adhérer.

Collage au bitume chaud.

Le bitume que l’on utilise pour le collage à chaud est le bitume soufflé (aussi appelé bitume oxydé).

Le type recommandé est le 110/30. Il convient pour les pentes supérieures à 5 % et pour les relevés à cause de son point de ramollissement élevé grâce auquel il résiste mieux au fluage.

Ce système convient à tous les supports de toiture sauf aux tôles profilées en acier. Il est parfois nécessaire d’appliquer un vernis d’adhérence sur certains supports avant de couler le bitume.

La quantité dépend du support avec un minimum de 1 Kg/m².

Le bitume doit être suffisamment chaud (± 200°C) pour pénétrer correctement dans le support, mais pas trop pour que la couche de bitume soit suffisamment épaisse.

Les membranes revêtues d’un film thermofusible ne peuvent être collées au bitume chaud.

Les membranes à base de bitume APP ne peuvent être collées au bitume à chaud, car leur point de ramollissement est trop élevé.

* * *

Soudage à la flamme

La méthode consiste à chauffer à la flamme et jusqu’à fusion d’une certaine épaisseur, la face inférieure de la membrane à coller, tout en la déroulant sur le support. La masse bitumineuse fondue fait adhérer la membrane au support.

La membrane est chauffée sur toute sa largeur. Un bourrelet de bitume fondu est poussé par le rouleau que l’on déroule.

Soudure à la flamme.

Cette technique nécessite l’usage de brûleurs spécialement conçus pour l’étanchéité. Il existe des appareils spéciaux avec rampe de brûleurs qui, en répartissant mieux la chaleur, permettent de travailler plus vite tout en assurant une pose plus régulière.

Rampe de brûleurs.

Le rouleau est tiré pour permettre un contrôle visuel permanent de la continuité du collage.

Certaines membranes sont munies en face inférieure d’un film thermofusible destiné à augmenter l’efficacité de la méthode.

Les membranes à souder ont au moins une épaisseur de 3 mm.

* * *

Pose avec colle bitumineuse à froid

La méthode du collage à froid consiste à coller la membrane en la pressant dans une couche de colle bitumineuse froide.

Pose à la colle bitumineuse à froid.

La quantité de colle à utiliser dépend de la qualité du support,de la qualité du matériau à coller et de l’action du vent sur la toiture.

La colle est appliquée sur l’entièreté de la surface du support ou sur une partie de celui-ci, par bandes ou plots.

La pente du support ne peut pas dépasser 15 %.

Les relevés devront toujours être réalisés par soudage à la flamme.

* * *

Pose avec adhésif non bitumineux

La pose de certaines membranes synthétiques fait appel à des colles synthétiques de contact ou à des hauts polymères spéciaux.

Pose à la colle synthétique.

Ces produits doivent être fournis ou agréés par les fabricants des membranes. Les techniques d’application sont définies par le fabricant. Elles sont parfois compliquées et nécessitent une main-d’œuvre spécialisée.

La pose ne peut se faire que lorsque les conditions atmosphériques sont favorables.

Les systèmes d’accrochage des isolants

Pour contrer les effets de succion dus au vent qui peuvent être très importants, il est nécessaire de maintenir les isolants sur le support.
Cela peut se faire de plusieurs manières :

***

Lestage

Lorsque l’isolant n’est pas fixé au support, on dit qu’il est posé en indépendance.

Il est alors nécessaire de le lester (toiture inversée),

Lestage de la toiture inversée.

ou de lester l’étanchéité qui le couvre (toiture chaude).

Lestage de la toiture chaude.

Les matériaux utilisés pour le lestage servent également de protection. Ce sont les protections lourdes.

Le poids du lest doit être déterminé en fonction des contraintes (dimensionnement du système d’accrochage).

La pose en indépendance ne convient pas pour le verre cellulaire (CG).

Attention !
La fixation de l’isolant est toujours conseillée, même sous une étanchéité posée en indépendance.

***

Fixation mécanique

La fixation mécanique de l’isolant est théoriquement possible sur tout support, mais elle est surtout utilisée sur des supports en bois ou en tôles d’acier.

L’isolant est fixé au support à l’aide de clous ou de vis autoforantes munies de plaquettes de répartition.

Vis d’accrochage de l’isolant.

Soit, l’isolant est fixé mécaniquement au support et ensuite l’étanchéité est collée à l’isolant,

Membrane collée à l’isolant
fixé mécaniquement.

soit l’étanchéité est fixée à travers l’isolant au support.

Membrane fixée mécaniquement
à travers l’isolant.

L’isolant doit être suffisamment épais.

Cette méthode ne convient pas pour le verre cellulaire.

***

Collage au bitume chaud

La méthode de collage à plein bain de bitume, consiste à déverser sur le support un bitume chaud et liquide et à déposer immédiatement dans celui-ci l’isolant à faire adhérer.

Isolant collé au bitume chaud.

Le bitume que l’on utilise pour le collage à chaud est le bitume soufflé (aussi appelé bitume oxydé) chauffé à environ 200°C.

Ce système convient à tous les supports de toiture sauf aux tôles profilées en acier. En effet, sur l’acier le bitume refroidit trop vite, surtout par temps froid. De plus, la surface de collage est réduite de par la forme des profilés.

Il est parfois nécessaire d’appliquer un vernis d’adhérence sur certains supports, comme le béton ou l’acier, avant de couler le bitume.

Le verre cellulaire peut être collé au bitume chaud sur des tôles profilées en acier, à condition de tremper les panneaux dans un bac de bitume chaud, et d’adapter l’ouverture des nervures et la rigidité des tôles, à l’épaisseur du verre cellulaire.

***

Pose avec colle bitumineuse à froid

La méthode du collage à froid consiste à coller l’isolant en le pressant dans une couche de colle bitumineuse froide.

La quantité de colle à utiliser dépend de la qualité du support,de la qualité du matériau à coller et de l’action du vent sur la toiture.

La colle est appliquée sur l’entièreté de la surface du support ou sur une partie de celui-ci, par bandes ou plots.

Il est parfois nécessaire d’appliquer un vernis d’adhérence sur certains supports, comme le béton ou l’acier, avant d’appliquer la colle.

La pente du support ne peut pas dépasser 15 %.

La technique du collage à froid n’est pas permise pour le polystyrène expansé (EPS).

En règle générale, il faut s’assurer de la compatibilité de la colle à froid avec l’isolant.

***

Pose avec une colle synthétique

Cette méthode consiste à coller l’isolant en le pressant dans une couche de colle synthétique.

La quantité de colle à utiliser dépend de la qualité du support,de la qualité du matériau à coller et de l’action du vent sur la toiture.

La colle est généralement appliquée sur une partie de la surface du support, par bandes.

Ces produits doivent être fournis ou agréés par les fabricants des isolants. Les techniques d’application sont définies par le fabricant et doivent être respectées.

Author: Energie-Plus

Les meubles frigorifiques fermés, mixtes ou ouverts négatifs

Paramètres de régulation du dégivrage « forcé »

Pré-programmation des dégivrages

Les meubles frigorifiques positifs

Paramètres de régulation du dégivrage « naturel »

Pré-programmation des dégivrages

Les meubles frigorifiques fermés, mixtes ou ouverts négatifs

Paramètres de régulation du dégivrage « forcé »

Avantages

Inconvénients

Pré-programmation des dégivrages

Les meubles frigorifiques positifs

Paramètres de régulation du dégivrage « naturel »

Pré-programmation des dégivrages

Isolation des parois

Sur les pertes des parois

Sur la production de condensats

Conclusion

Récupération de l’énergie des condensats

Récupération sur les débits d’appoint d’eau de la pompe à vide

Gestion du débit d’eau de la pompe à vide

Circuits semi-ouverts

Circuits semi-ouverts

Introduction

Le Daylight Glare Probability (DGP)

Le Daylight Glare Index (DGI)

Introduction

Les outils de diagnostic globaux

EPIQR+

Site internet de référence : www.epiqrplus.ch

LOTSE ENERGIEEFFIZIENTE INNENBELEUCHTUNG (Guide à l’efficacité énergétique de l’éclairage intérieur)

Site internet de référence : www.lotse-innenbeleuchtung.de

OPTOMIZER

Site internet de référence : www.fdlabs.com

ReLight – un outil efficace pour une inspection in-situ des installations d’éclairage et l’identification du potentiel de rénovation

Site internet de référence : www.relightapp.de

Les outils de DAO et CAO

3dsMaxDesign

Site internet de référence : www.autodesk.com

AUTODESK AutoCAD

Site internet de référence : www.autodesk.com

Rhinoceros

Site internet de référence : www.rhino3d.com

Sketchup

Site internet de référence : www.sketchup.com

Les outils de visualisation

Les outils de simulation

DAYSIM

Site internet de référence : www.daysim.ning.com

DIALUX

Site internet de référence : www.dial.de

DIALUX Evo

Site internet de référence : www.dial.de

DIAL+ Lighting

Site internet de référence : www.diaplus.ch

DIVA-for-Rhino

Site internet de référence : www.solemma.net

FENER

Site internet de référence : www.fener-webport.ise.fraunhofer.de

GERONIMO

Site internet de référence : leso.epfl.ch

IES VE

Site internet de référence : www.iesve.com

Lightsolve

Site internet de référence : www.lightsolve.epfl.ch

RADIANCE

Site internet de référence : www.radiance-online.org

ReluxPro

Site internet de référence : www.relux.com

VELUX Daylight Visualizer

Site internet de référence : viz.VELUX.com

Comparaison des outils

Introduction

La rénovation de l’éclairage du bâtiment du CSTC en quelques chiffres

L’installation avant rénovation

L’installation après rénovation

Le cas particulier de la salle de conférence

Plages de consommations

Le label Energy Star