Energie Plus Le Site

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

Energie Plus Le Site

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

Archives pour la catégorie Concevoir

Image de l’auteur/autrice Publié par : Gregory Leonard 10 Fév, 2022

Tout au LED

Actuellement, en termes d’éclairage, on s’oriente en majorité vers la technologie LED. Celle-ci est en plein essor et ne cesse de s’améliorer au fil des années. Les arguments les plus souvent énoncés en faveur des LED sont leur grande efficacité lumineuse, leur durée de vie extrêmement longue et leur faible consommation électrique.

Technologie miracle ? Pas tout à fait…. Autant les LEDs paraissent meilleurs que la concurrence sur le plan performanciel et énergétique, il n’est pas de même en termes de confort visuel et d’impact sur la santé.

Le LED aujourd’hui

Aujourd’hui, les lampes à LED sont particulièrement performantes et beaucoup plus économes en énergie que les technologies classiques.

À titre d’exemple, le tableau comparatif ci-dessous provient d’une étude scientifique((L.T. Doulos et al. Minimizing energy consumption for artificial lighting in a typical classroom of a Hellenic public school aiming for near Zero Energy Building using LED DC luminaires and daylight harvesting systems, Energy and Buildings, Volume 194, 2019, Pages 201-217))  et met en évidence les dernières avancées en termes de LED par rapport à un luminaire classique à tube fluorescent. Les résultats peuvent évidemment dépendre selon les produits testés.

LED (AC supply) LED (DC supply) T5 2x35W
Puissance (W) 41.0 50.5 76.0
Efficacité lumineuse (lm/W) 116.1 107.6 62.0
Puissance spécifique (W/m2) 3.16 3.90 5.86
Nombres de luminaires utilisés 4 4 4
Puissance totale installée (W) 164 202 304
Consommation annuelle (kWh) 255.8 315.1 474.2
Eclairement (lx) 302 322 308

On remarque que les luminaires LED sont aujourd’hui largement plus efficaces en termes de consommation électrique, à niveau d’éclairement similaire.Il est donc très intéressant de se tourner vers des solutions 100% LED dans des projets de rénovation visant le zéro-carbone, d’autant plus que l’efficacité lumineuse retenue pour les luminaires ci-dessus n’est pas le plein potentiel de la technologie.

Effets sanitaires

Face à la constante amélioration de la technologie LED, l’ANSES (Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail) a récemment publié un nouveau rapport étudiant les effets sanitaires de ces systèmes sur la population. Les LED sont caractérisées par un spectre de lumière plus riche en lumière bleue et plus pauvre en lumière rouge que d’autres sources lumineuses, créant un déséquilibre spectral particulièrement nocif pour nos yeux. De plus, “les lumières à LED peuvent être plus éblouissantes que les lumières émises par d’autres technologies (incandescence, fluo-compactes, halogènes, etc.)” (ANSES, p.355). “Enfin, les LED sont très réactives aux fluctuations de leur courant d’alimentation. De ce fait, selon la qualité du courant injecté, des variations de lumière peuvent apparaître, suivant la fréquence et le niveau de ces variations.” (ANSES, p.355)

Le rapport étudie donc différents effets sanitaires :

  • les effets de la lumière bleue sur les rythmes circadiens (perturbation de l’horloge circadienne) ;
  • les effets de la lumière bleue sur le sommeil et sur la vigilance (retard de sommeil et altération de la quantité et qualité du sommeil) ;
  • les effets de la lumière bleue et des différents types de LED sur l’œil (phototoxicité, sécheresse oculaire, myopisation) ;
  • les effets de la lumière bleue sur la peau ;
  • les effets de la modulation temporelle de la lumière sur la santé ;
  • les effets liés à l’éblouissement.”((Source: https://www.anses.fr/fr/system/files/AP2014SA0253Ra.pdf – p.356))

Afin de protéger la population de tous ces effets sanitaires, l’ANSES émet une série de recommandations liées à l’utilisation de lumières à LED. Certaines sont de l’ordre de futures recherches à mener ou de suggestions d’évolutions réglementaires tandis que d’autres sont de l’ordre de bonnes pratiques à prendre en compte directement dans des projets de relighting. On retiendra les deux principales :

  • Limiter au plus possible l’exposition à des lumières froides (> 4000 K)
  • Exclure les lampes LED nues du champ de vision

Toutefois, les difficultés des LED ciblées dans l’étude sont surtout liées au lien entre lumière bleue et endormissement. Elles sont donc peu pertinentes dans les écoles.

Pour plus d’informations, celles-ci sont reprises dans le document « Effets sur la santé humaine et sur l’environnement (faune et flore) des diodes électroluminescentes (LED) » en page 363 : https://www.anses.fr/fr/system/files/AP2014SA0253Ra.pdf

Le LED en rénovation

Avant de se lancer dans un projet de rénovation de l’éclairage de l’école, il faut impérativement passer par l’étape d’analyse et de diagnostic de la situation existante. Pour cela, il est préférable de faire appel à un bureau spécialisé en éclairage. Cependant, il existe quelques outils sur le site de Rénover mon école qui vous permettront de réaliser un rapide diagnostic de l’installation lumineuse de vos salles de classe. Les pages suivantes sur Energie+ peuvent également être utiles :

Le site internet de Rénover mon école regroupe une grande partie des questions générales à se poser lors de la rénovation de l’éclairage. Attention que les informations mentionnées en termes d’objectifs et de techniques ne sont plus de toute fraîcheur… En plus de cela, elles ne visent pas l’objectif zéro-carbone qui nous intéresse dans ce dossier.

Pour plus d’infos concernant le passage au LED, consultez la page suivante.

Que faire donc dans notre cas ?

Procéder à un relighting de l’école dans une démarche zéro carbone nécessite de faire attention à deux points principaux :

  • Viser une puissance faible
  • Avoir une gestion efficace

En termes de puissance...

Comme vu plus haut, le LED offre de faibles puissances et donc a fortiori de meilleures performances énergétiques. C’est donc principalement vers cette technologie qu’il faut se tourner lorsqu’on envisage le relighting d’un bâtiment scolaire.

L’emplacement des luminaires dans le local a toute son importance en termes de puissance. Un moins grand nombre de luminaires, mais bien situés afin de garantir une uniformité de l’éclairement, permettra de réduire la puissance totale et donc la consommation en carbone.

La question de la gestion….

C’est principalement sur ce point qu’il est utile d’insister lorsque l’on conçoit un relighting d’une école. 35% de la facture énergétique des écoles correspond à l’électricité consommée par l’éclairage. Bien souvent, cela est dû à une mauvaise gestion du système d’éclairage. Il est impératif de rendre les occupants des locaux conscients de leurs décisions en limitant au maximum l’allumage automatique de lampes par exemple. L’extinction automatique, le zonage ou encore le dimming des lampes sont autant de principes qu’il est nécessaire de prendre en compte dans une démarche zéro-carbone. Pour plus d’informations sur ces techniques, consultez les pages suivantes :

De plus, une attention particulière doit être portée sur le programme de maintenance  afin  de garantir la pérennité du projet de relighting.

Rénover pour consommer…plus ?

Il est nécessaire de pointer la faiblesse actuelle en termes de niveaux d’éclairage dans les écoles. Les installations vétustes et inconfortables ne respectent souvent pas les normes visées lors de projets de relighting ou de constructions neuves. Dès lors, il se peut qu’après rénovation, le système d’éclairage consomme plus qu’auparavant. Cependant, au profit d’un meilleur confort visuel, qui s’avère bénéfique en de nombreux points pour tous.

Réemploi des systèmes existants

Lors de nouvelles constructions, il est facile et logique de concevoir l’ensemble de l’éclairage sur un système électrique approprié à la technologie LED. Mais est-il aussi simple d’adapter un système d’éclairage existant à la technologie LED? Dans un souci d’économie financière, est-il possible dans un projet de rénovation scolaire de garder les luminaires existants en y changeant simplement les tubes ?

Les luminaires existants de type tube T5 ou T8 sont toujours équipés de ballasts électroniques ou ferromagnétiques. Dans les deux cas, il est possible, moyennant certaines manipulations (voir article G0W), de passer d’une technologie de tube fluorescent vers des tubes LED. Il est donc tout à fait envisageable de maintenir les luminaires existants lors d’un projet de relighting au LED. Cependant, les lampes LED ayant des niveaux de luminance élevés, il est impératif d’utiliser des mécanismes optiques adaptés. On favorisera donc des mécanismes de réfraction ou de transmission à la place de mécanismes de réflexion.

À proscrire : mécanismes de réflexion

À recommander : mécanismes de réfraction

Recommandations

Les situations de relighting sont très différentes en fonction de l’usage des espaces à rénover. La disposition des luminaires, le type de luminaire, la température de lumière ou encore le mode de gestion de l’éclairage sont autant de paramètres qui varient en fonction de l’utilisation de l’espace.

Le site de Rénover mon école reprend, sur les deux pages suivantes, les grandes recommandations à prendre en compte pour des classes, des espaces de circulations, des bureaux ou encore des réfectoires : 

Image de l’auteur/autrice Publié par : Gregory Leonard 5 Fév, 2022

La place des énergies renouvelables à l’école

Quel intérêt pour une école ?

La production d’énergie renouvelable sur le site par des technologies peu émettrices en carbone  reste la meilleure manière pour des écoles d’atteindre le net zéro énergie et donc le net zéro carbone.

Une bonne utilisation de ces technologies renouvelables peut permettre de combattre les pics d’énergie de pointe, de compenser le talon de consommation de l’école, ou encore, dans les meilleurs cas, de couvrir l’ensemble des besoins en énergie de l’établissement. Il faut cependant éviter de tomber dans le travers d’un système renouvelable devant compenser des performances thermiques limitées d’un bâtiment ! Il est et sera toujours mieux de chercher à se passer d’un appoint d’énergie que de la produire de manière renouvelable.

De plus, la présence et la visibilité de sources de production d’énergie renouvelable sur le site de l’école s’accompagnent de potentiels pédagogiques non négligeables.

Quelle puissance nécessaire ? 

En moyenne, les écoles en Wallonie consomment en électricité 200 kWh/élève par an. Pour les écoles de taille moyenne, la consommation annuelle en électricité (sans ventilation) revient donc à 80 000 kWh.

Si l’on considère une réduction de 20% de celle-ci grâce à des actions comme celles proposées par le défi Génération 0 Watt, on peut considérer des consommations se situant autour des 160 kWh/élève par an comme base de travail.

Certains établissements ayant effectué un travail beaucoup plus important peuvent atteindre des consommations bien plus basses, de l’ordre de 50 kWh/élève par an. On peut majorer ces chiffres de 7 à 13 kWh/an par élève lorsqu’on ajoute un système de ventilation simple ou double flux.

Le tableau ci-dessous reprend les consommations électriques et thermiques théoriques moyennes en fonction du degré de rénovation. Ceci permet donc d’une part de se situer par rapport aux autres établissement et d’autre part d’évaluer le potentiel d’efficacité d’une production d’énergie renouvelable.

Actuel Actuel 0 Watt

(-20%)

 Rénovation presque passive Rénovation passive
Electrique (sans chauffage) 200 kWh/élève.an

25kWh/m².an

 160 kWh/élève

20kWh/m².an

 50 kWh/élève

6kWh/m².an

 25 kWh/élève

3 kWh/m².an
Thermique 1100 kWh/élève

138kWh/m².an

 Même que l’actuel car 0 Watt agit sur la consommation électrique surtout. 240 kWh/élève

30 kWh/m².an

 120 kWh/élève

15 kWh/m².an
VMC / / 10 kWh/élève 7 kWh/élève

Quelle technologie choisir pour une école ?

Il existe plusieurs sources de production d’énergie renouvelable. Les panneaux photovoltaïques et l’éolien sont les plus propices à être utilisés dans des bâtiments scolaires. Dans ce type de bâtiment, il est impératif d’utiliser des technologies qui soient faciles en maintenance et en entretien afin qu’elles puissent faire profiter au mieux de leur plein potentiel. La cogénération est donc plus délicate, mais pas à exclure pour autant.

Bien que la dimension technique soit probablement la plus efficace dans la diminution des émissions de carbone, elle peut facilement entraîner l’effet inverse. En effet, il est nécessaire pour les écoles d’avoir des responsables énergie et des équipes pédagogiques formées en amont du passage à l’action, pour une mise en place efficiente des systèmes. Equiper les écoles d’installations très performantes mais complexes à gérer ne fonctionne pas. Les écoles ne possèdent actuellement pas de gestionnaires techniques capables d’assurer la gestion de ces systèmes. La rénovation zéro carbone de manière générale est donc une tâche très complexe qui fait appel à toute une série de technologies et qui nécessite une sensibilisation et un renforcement des compétences des parties prenantes.

  • Panneaux photovoltaïques

Le photovoltaïque est la technologie la plus adaptée pour des écoles, elle demande peu de maintenance et offre un rendement efficace pour les consommations électriques d’une école. Mais attention que les panneaux photovoltaïques prennent énormément d’espace ! De grandes surfaces de toiture sont donc nécessaires pour une installation optimale.

A titre d’exemple :

  • Si l’école consomme 160 kWh/élève par an -> 64 000 kWh par an pour une école de 400 élèves

Il faudra environ 600 m² de panneaux (plus de 300 panneaux) ((https://www.ef4.be/fr/pv/composants-dun-systeme/dimensionnement-projet-photovoltaique.html)).

  • Si l’école consomme 50 kwh/élève par an après rénovation -> 20 000 kWh par an pour une école de 400 élèves

Il faudra presque 200 m² de panneaux (une centaine de panneaux).

Pour plus d’informations sur la technologie photovoltaïque, consultez les pages suivantes :

Éolien

Une autre possibilité de production d’énergie verte pour l’école est le petit éolien. C’est une technologie qu’on rencontre moins mais qui n’est toutefois pas à négliger. Elle permet, avec relativement peu de moyens, de compenser des besoins électriques faibles. En effet, le petit éolien trouve sa place dans des écoles de petite taille ou dans des écoles ayant déjà réduit considérablement leurs besoins en électricité.

A titre d’exemple :

  • 2 éoliennes de puissance 5kW (10 à 12m de haut) qui tournent pendant 2000 h/an (5h30 par jour) chacune à puissance nominale peuvent produire 20 000 kWh par an. Soit l’équivalent d’une école de 400 élèves consommant en électricité 50 kWh/élève.

Cependant, la majorité du temps, l’éolienne ne fonctionne pas à puissance nominale, le vent n’étant généralement pas suffisant pour garantir cela. Du coup, il faudra une puissance installée supérieure avec des éoliennes qu’avec des centrales classiques pour atteindre une même production d’énergie annuelle. Il est possible recalculer le nombre d’heures que l’éolienne doit tourner à puissance nominale pour débiter la même production électrique annuelle (avec un vent dont la vitesse varie). Typiquement, la production annuelle électrique d’une petite éolienne en Wallonie correspond à 11 % du temps à puissance nominale.

Les petites éoliennes ((Images provenant de https://neonext.fr/eolienne-skystream/)) ne sont pas toujours à axe horizontal comme sur les images ci-dessus. On retrouve de plus en plus d’éoliennes à axe vertical, principalement en milieu urbain. Elles s’y adaptent particulièrement bien car elles peuvent fonctionner avec des vents venant de toutes les directions. De plus, elles sont relativement silencieuses, peuvent facilement s’intégrer à l’architecture des bâtiments, permettent de placer la génératrice au niveau du sol et ne nécessitent pas de mécanisme d’orientation((https://energie.wallonie.be/fr/vade-mecum-pour-l-implantation-d-eoliennes-de-faible-puissance-en-wallonie.html?IDD=77455&IDC=6170)).

Les projets de petit éolien permettent donc d’organiser son indépendance énergétique moyennant certaines formalités. Les démarches administratives, les contraintes urbanistiques ou encore les limites techniques sont autant d’obstacles qui peuvent freiner les porteurs de projets à s’orienter vers ce type de production d’énergie. Le vade-mecum de la Région Wallonne pour l’implantation d’éoliennes à faible puissance vous accompagnera dans toutes vos démarches et questions relatives à cette technologie. Vous pouvez également prendre connaissance de ce projet de construction d’éolienne par des élèves pour leur école à Verviers.

Pour encore plus d’informations sur la technologie éolienne, consultez les pages suivantes :

  • Cogénération

Elle permet de couvrir relativement aisément les besoins en électricité d’une école. Cependant, la cogénération n’est pas la technologie la plus adaptée dans ce contexte car elle demande trop de maintenance et de gestion. A ce jour, les écoles n’ont pas de personnel spécialisé ou de gestionnaire technique attitré pour gérer le fonctionnement d’installations comme celles-ci.

Toutefois, il peut être intéressant pour une école d’avoir recours à la cogénération par le biais d’un tiers investisseur. Celui-ci s’occupe des études préliminaires, de l’installation et de la maintenance, sans que l’école ne doive intervenir. Ou encore, l’école peut se greffer à des réseaux de chaleurs existants dans son quartier/sa commune, dont l’énergie partagée est produite via des technologies de cogénération.

Place de l’école dans des communautés d’énergie

La production d’énergie renouvelable au sein de l’école offre de nombreux avantages, dont celui d’offrir le potentiel de créer des communautés d’énergies. Les installations de production d’énergie dans les écoles produisent occasionnellement un grand surplus d’énergie, qu’il est bénéfique de faire profiter au plus grand nombre. Le regroupement autour d’un projet de communauté d’énergie permet ce partage.

Les écoles ont un rôle moteur au sein de ces communautés. Les établissements scolaires, par leur caractère éducatif, pédagogique, social et institutionnel, participent à stimuler et activer la société.  En adoptant un comportement exemplaire en faveur de la transition énergétique, les écoles deviennent également des vitrines qui portent un rôle exemplatif auprès des pouvoirs publics (particulièrement les écoles du réseau officiel).

Par ailleurs, la communauté d’énergie permet à l’école un retour sur investissement plus rapide des installations de production d’énergie. En effet, l’école profite d’un bénéfice en revendant son surplus d’énergie à un prix supérieur au prix du kWh renvoyé sur le réseau.

Pour plus d’informations à ce sujet n’hésitez pas à consulter la page consacrée aux communautés d’énergie.

Exemple de communauté d’énergie

Depuis 2020, une école de la commune de Ganshoren à Bruxelles a établi un projet de communauté d’énergie renouvelable autour de partage d’électricité. Celle-ci est produite tant par des panneaux disposés sur le toit de l’école (34,77 kWc) ainsi que chez un particulier (2,4 kWc) habitant dans le quartier de l’école.

Les surplus d’électricité venant de ces deux sources de production permettent d’alimenter en électricité verte une quinzaine de résidents du quartier ayant été équipés de compteurs intelligents.

Le surplus d’énergie autoconsommée est actuellement en grande partie complété par de l’électricité complémentaire venant de fournisseurs.

L’autoconsommation du surplus est vouée à de nombreuses améliorations, au fur et à mesure que les membres de la communauté s’habituent à une nouvelle gestion de leurs consommations électriques.

Pour plus d’informations sur le projet : https://nosbambins.be/

les matériaux de construction
Image de l’auteur/autrice Publié par : Gregory Leonard 28 Mai, 2021

Limiter les impacts de l’utilisation des matériaux de construction

L’analyse multicritère des impacts d’un matériau ou d’une solution est un exercice complexe.

Si on privilégie le réemploi et qu’on choisit des matériaux

  • fabriqués partir de matières premières renouvelables (et renouvelées !) et/ou ou à partir de matières recyclées ;
  • peu transformés (surtout thermiquement) ;
  • peu ou pas traité, n’utilisant pas de produits toxiques ;
  • résistants et réparables ;
  • issus de filières locales et d’entreprises qui respectent leurs travailleurs ;
  • assemblés mécaniquement ;
  • réutilisables ou recyclables en fin de vie.

Alors, on est dans le bon ! Analysons tout ceci de façon détaillée : ici

Plus d’info sur les hypothèses et la méthode d’évaluation ?

Plus d’info sur les outils d’évaluation des impacts environnementaux des matériaux ?

Des critères pour privilégier les matériaux durables

Image de l’auteur/autrice Publié par : Gregory Leonard 14 Oct, 2019

Retour vers l’accueil

Retour vers l’accueil

Image de l’auteur/autrice Publié par : Gregory Leonard 7 Oct, 2019

Retour vers l’accueil

Retour vers l’accueil

Image de l’auteur/autrice Publié par : Sylvie 10 Mar, 2016

Choisir le cogénérateur

Source : Cogengreen.

Puissances ?

Les puissances du cogénérateur sont déterminées lors du dimensionnement des équipements. Si le dimensionnement s’est limité à une évaluation grossière des puissances nécessaires, des investigations supplémentaires selon la méthodologie présentée compléteront et valideront les résultats.

Combustible ?

Le gaz est très généralement préféré au fuel, lorsqu’il est disponible. Son premier avantage se situe au niveau des émissions moindres que dans le cas du mazout. Autre avantage, les rendements des moteurs à gaz sont généralement meilleurs, mais pour un coût d’investissement plus élevé.

Groupe de secours ?

Une cogénération peut être pensée pour fonctionner en groupe confort secours. Une telle solution doit cependant s’étudier avec beaucoup d’attention, notamment par rapport au délai lors de la mise en route. Parmi les éléments à étudier dans ce cas, citons encore le déclassement nécessaire du moteur  d’un groupe secours existant, si l’on souhaite le faire fonctionner en cogénération. En effet, le fonctionnement en cogénérateur présente des contraintes plus importantes qu’un fonctionnement en groupe secours du fait de la durée de fonctionnement plus importante.

Si le groupe fonctionne au gaz, le fonctionnement du groupe en secours ne sera garanti que si l’approvisionnement en gaz est garanti. Notons finalement à ce sujet qu’un groupe fonctionnant au gaz a une reprise de charge plus lente, de l’ordre de quelques minutes pour atteindre la pleine charge, ce qui est une contrainte de taille pour un groupe de secours dans un hôpital par exemple.

Dans ce dernier cas, la présence d’un groupe de cogénération peut être valorisé comme deuxième source autonome, sorte de groupe de confort.

Le fonctionnement de plusieurs petites machines en parallèle peut-être une alternative, quoique d’un coût sensiblement plus élevé, proportionnellement plus chères que les grosses unités. Cette solution limite les risques de pannes et permet un fonctionnement à charge réduite, notamment pendant l’entre-saison. Cette option présente encore des difficultés quant à la complexité de sa régulation et à son intégration dans le système de gestion des chaudières existantes.

Écrêtage ?

La cogénération présente une philosophie fondamentalement différente de l’écrêtage. Un moteur dédié exclusivement à l’écrêtage ne fonctionne en effet que pour les heures pleines de pointe, c’est à dire 4 heures par jour pendant 4 mois par an. Il s’agit le plus souvent d’un groupe au mazout. À l’opposé, une cogénération fonctionnera de la façon la plus continue possible. Il s’agit le plus souvent d’un groupe au gaz.

Le module sur la cogénération à été réalisé par l’ICEDD, Institut de Conseil et d’Etudes en Développement Durable asbl – © ICEDD – icedd@icedd.be

Image de l’auteur/autrice Publié par : Sylvie 5 Mar, 2013

Meubles frigo

Meubles frigo

Influence de l’éclairage

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

Exemple.

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

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

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

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

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

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

Choisir des lampes adaptées

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

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

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

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

Lampes à incandescence

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

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

Lampes fluorescentes et lampes à décharge (haute pression)

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

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

Sources LED

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

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

Bilan énergétique de quelques lampes

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

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

 

Exemple.

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

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

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

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

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

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

Schémas baldaquins .

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

Cela permet :

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

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

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

Les pertes peuvent donc être très importantes :

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

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

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

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

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

Exemple.

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

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

Image de l’auteur/autrice Publié par : Sylvie 31 Juil, 2012

Flexibilité des plateaux de bureaux

Flexibilité des plateaux de bureaux

Importance de l’aménagement intérieur

Dans le tertiaire et, plus spécifiquement dans la promotion immobilière d’immeubles de bureaux, tant en rénovation qu’en nouvelle conception, l’anticipation de l’agencement des espaces est une étape cruciale que l’auteur de projet aurait tort de négliger.

Les enjeux de tels projets restent, malgré tout, trop souvent financiers en négligeant le confort des occupants et les consommations énergétiques. À la décharge de l’auteur de projet, il est très difficile de répondre à toutes les attentes d’aménagement des futurs occupants. Cependant, les combinaisons logiques d’agencement des locaux ne sont pas multiples, surtout si l’on fait appel aux notions :

  • De destination logique des locaux (locaux aveugles pour accueillir les serveurs, les photocopieuses, les sanitaires…);
  • D’ergonomie des postes de travail (espaces entre bureaux et armoires, largeur des circulations…);
  • De rapport à la lumière naturelle au travers des baies vitrées (bureaux centrés et perpendiculaires par rapport à la baie vitrée, recul des bureaux par rapport aux fenêtres…).

Mais pourquoi s’occuper d’aménagement intérieur dans un outil tel qu’Énergie+ ?

La raison est  simple ! L’agencement rationnel des locaux influence clairement les consommations énergétiques d’éclairage. C’est d’autant plus vrai lorsqu’un promoteur immobilier « s’attaque » à une rénovation importante de type URE (Utilisation Rationnelle de l’Énergie) ou un projet de conception basse voire très basse énergie. En effet, dans ce type de bâtiment, la proportion des consommations électriques d’éclairage peut devenir plus grande que les consommations énergétiques de chaleur et de refroidissement réunies.

Enjeux énergétiques de l’éclairage

La proportion des consommations électriques résultant de l’éclairage artificiel est naturellement liée à la performance énergétique des bâtiments. Par exemple dans les bureaux, la consommation énergétique due à l’éclairage peut varier de 25 % pour un bâtiment qualifié de standard (375 kWhprimaire/(m².an)) à 40 %, voire plus, pour un bâtiment de type passif (75 kWhprimaire/(m².an)).
L’éclairage dans un bâtiment performant représente donc un enjeu important au niveau énergétique.

Flexibilité totale

Lorsque, notamment dans la promotion immobilière, l’auteur de projet est tenté de rendre son bâtiment au maximum flexible, et ce de manière à prendre en compte toutes les combinaisons d’agencements possibles des locaux, on parlera de « flexibilité totale« .

Une flexibilité totale se doit  d’anticiper au maximum l’occupation des locaux. Elle présuppose que l’installation d’éclairage devra couvrir l’ensemble de la surface à occuper :

  • de manière homogène ;
  • avec un niveau d’éclairement suffisant ;
  • une gestion efficace ;
  •  …

Flexibilité totale.

Cette flexibilité totale induit inévitablement une puissance installée supérieure à celle réellement nécessaire. En effet, sur base de ce principe, il serait nécessaire de respecter un niveau d’éclairement suffisant (par exemple 500 lux dans les bureaux) avec une homogénéité de 0,7 selon la norme NBN EN 12464-1. De plus, pour être sûr de pouvoir gérer de manière efficace l’installation d’éclairage et d’anticiper tous les combinaisons possibles de cloisonnement, l’auteur de projet sera tenté de placer, par exemple, un nombre suffisant de détections de présence. En surnombre, elles risquent de s’influencer négativement (détection de présence dans une zone non occupée par exemple).

Point de vue énergétique

La flexibilité totale engendrera :

  •  une puissance spécifique (en W/m²) importante : puissance installée : 6 x 1­ x 28 W ⇒ 9,5 W/m²

       

  • de l’éclairage inutile de zone comme le dessus des armoires par exemple ;

Point de vue du confort

Indépendamment de l’efficacité énergétique, le confort peut aussi être altéré :

  • plan de travail peu éclairé (aussi du vécu !) ;
  • éblouissement au niveau de certains postes.

Flexibilité raisonnée

La flexibilité raisonnée fera simplement appel au bon sens en imaginant des scénarios d’occupation « raisonnable » des espaces. Cette réflexion permettra de travailler principalement selon 2 axes :

  • Le rythme des façades : en conception l’agencement des bureaux influence inévitablement le rythme des baies vitrées et des trumeaux. En rénovation, par contre, c’est le rythme des façades qui influence le positionnement des bureaux.
  • La progression de l’agencement des postes de travail et des espaces de circulation en fonction de la pénétration de la lumière naturelle dans l’immeuble : cette progression s’effectue depuis la proximité de la baie vitrée où on privilégiera les tâches de bureautique jusqu’aux espaces de circulation qui nécessitent peu de lumière et sont des espaces à faible occupation.

Flexibilité raisonnée.

Point de vue énergétique

La flexibilité raisonnée permet :

  • De réduire la puissance spécifique : 2 x 1 x 49 W = 5,5 W/m² ;

 

  • De placer les luminaires aux endroits où la tâche justifie un éclairage correct.

Point de vue du confort

Le confort sera assuré par :

  • Le niveau d’éclairement sur la tâche de travail (le plan de travail se limite à la surface du bureau) et dans les zones avoisinantes avec une uniformité correcte de 0,7 (selon la norme 12464-1 ).
  • L’éblouissement qui sera évité par l’orientation des postes de travail perpendiculairement à la baie vitrée.

Distribution des alimentations de l’éclairage

Que l’auteur de projet préfère la flexibilité raisonnée à la flexibilité totale ou l’inverse, la distribution primaire de l’éclairage (230 V monophasé, 3 x 230 V ou encore 3 x 400 V + N), à ce stade, doit être réalisée avec une connectique organisée selon un schéma intelligent. Beaucoup de fabricants proposent sur le marché des solutions intéressantes qui intègrent aussi une flexibilité totale ou raisonnée.

Les systèmes de distribution structurés sont en général composés :

  • De câble de distribution primaire de longueur variable avec connecteurs ;
  • De pièce en T ou de boîtier de dérivation permettant de répartir de manière répétitive le courant fort en fonction du niveau de flexibilité à acquérir ;
  • De cordons secondaires qui permettent d’interface au niveau des pièces en T ou des boîtiers de dérivation les éléments de commande ou de gestion et les luminaires.

Par l’utilisation de ce type de connectique, une flexibilité plus ou moins étendue peut être assurée.

Exemple de câblage de distribution structuré.

 

Exemple de bus de distribution structuré plat.

Commande et gestion de l’éclairage

La gestion et la commande de l’éclairage, quelle que soit la flexibilité, doivent être menées de front avec la distribution de manière structurée et intelligente. À l’heure actuelle, les techniques disponibles sur le marché permettent une panoplie étendue de distribution du courant fort, de commande et de gestion de la plus simple à la plus compliquée.

Commandes simples

La plupart du temps, le gestionnaire de bâtiment ou l’auteur de projet peuvent s’en sortir avec des commandes ou des gestions d’éclairage simples. Une commande simple consiste, par exemple en :

  • Un interrupteur simple pour un petit local ;
  • Un interrupteur deux allumages pour un grand local à une entrée dans lequel un zonage s’impose ;
  • Quatre interrupteurs deux directions pour un grand local à deux entrées et où le zonage est toujours nécessaire.

Commande par interrupteur simple pour petits locaux.

Commandes par interrupteur 2 allumages pour locaux de grande taille.

Commandes par interrupteur 2 directions pour locaux de grande taille et à 2 entrées.

Gestion simple de l’éclairage

La gestion d’éclairage peut aussi être intégrée dans une distribution structurée. Tout en gardant une bonne flexibilité, une gestion simple peut être mise en place sans le besoin de bus de communication type DALI, KNX, …  Cette gestion s’appuie  sur une connectique du même type que celle acceptant les commandes simples.

Quand on pense gestion, se profilent principalement :

  • La gradation 0-10 V locale ou centrale par rapport à la lumière naturelle ;
  • La détection de présence  et de mouvement ;

Détection globale de présence et de luminosité combinées et détection locale de luminosité (par luminaire) et offset de niveau d’éclairement entre le luminaire côté fenêtre et le côté couloir.

Une gestion simple peut se résumer, par exemple, comme suit :

  • Allumage par bouton poussoir (allumage volontaire) ;
  • Extinction automatique par détection d’absence ;
  • Offset sur le réglage du niveau d’éclairement entre le luminaire côté fenêtre et celui côté couloir.

Gestion simple de l’éclairage.

Gestion globalisée de l’éclairage

La gestion/commande simple par câblage structuré a naturellement ses limites surtout dans les bâtiments de grande taille. Pour pallier à ce problème, le concepteur pourra faire appel à un câblage structuré doublé d’un système de bus de communication de type de DALI, KNX, … :

  • La distribution du courant fort s’effectue en câblage structuré ;
  • La gestion/commande est basée sur un bus de communication DALI.

Gestion par bus de communication.

Bilan énergétique

La finalité de la flexibilité raisonnée est naturellement de réduire les consommations énergétiques et de dégager une certaine rentabilité par rapport au surinvestissement potentiel.

L’étude qui suit tente de mettre en évidence l’impact de la flexibilité raisonnée :

Point de départ

L’installation de base fait appel à des luminaires de faible performance énergétique : soit 12,8 W/m².

1re amélioration

Des luminaires performances remplacent les luminaires de base. Dans ce cas, on applique la flexibilité totale : soit 9,5 W/m².

2e amélioration

On applique une stratégie de zonage par le placement intelligent de commande d’éclairage.

3e amélioration

L’emplacement et le nombre de luminaires sont optimisés selon le principe de flexibilité raisonnée : soit 5,5 W/m².

4e amélioration

Une détection de présence permet encore d’optimaliser le temps d’allumage des luminaires en fonction de l’occupation réelle des locaux.

5e amélioration

Enfin, une sonde de luminosité adaptera le niveau d’éclairement des luminaires. Le réglage des niveaux d’éclairement sera différentié en fonction de la position des luminaires par rapport à la baie vitrée.

Bilan en énergie finale

L’énergie finale représente l’énergie indiquée sur la facture électrique. L’analyse du diagramme suivant montre que les consommations spécifiques annuelles passent de 35 à 8 kWh/(m².an) lorsque l’on passe d’un système d’éclairage peu performant à un système performant, ce qui représente une réduction des consommations de l’ordre de 78 %.

Bilan en énergie primaire

Au niveau de l’énergie primaire, l’amélioration est encore plus notoire sachant que pour l’électricité, le facteur de conversion d’énergie finale en énergie primaire est de 2,5 (1 kWh électrique consommé au niveau du bâtiment représente 2,5 kWh consommé par la centrale électrique (valeur de référence de la CWAPE).

Pour un bâtiment de type passif, l’éclairage représentant 40 % des consommations énergétiques primaires, une réduction de 78 % de la consommation énergétique d’éclairage représente 31 % de réduction de la consommation énergétique primaire du bâtiment ; ce qui est énorme !

La réduction en émission de gaz à effet de serre (CO2) agit dans les mêmes proportions que celle en énergie primaire.

Comme la tendance est à améliorer drastiquement la qualité de l’enveloppe des bâtiments (isolation des parois, remplacement des vitrages par des doubles vitrages à basse émissivité ou triples vitrages, placement de récupérateur sur l’air extrait, …), le soin à apporter  au système d’éclairage représente en enjeu majeur.

Bilan financier

Les temps de retour simples sur investissement sont assez intéressants tout en sachant que l’évolution des prix du matériel et de l’énergie est très « volatile ».

Image de l’auteur/autrice Publié par : 25 Sep, 2007

Choisir la couche isolante dans le versant du toit

  1. Lattes
  2. Contre-lattes
  3. Sous-toiture
  4. Isolant
  5. Charpente
  6. Pare-vapeur
  7. Finition du plafond

Suivant que l’isolation est extérieure (ou intérieure avec sous-toiture) ou intérieure sans sous-toiture, le type d’isolant et sa mise en œuvre seront différents.

Le  type de pose

Le choix du type d’isolant dépend de la façon dont on souhaite la placer, en d’autres mots, du modèle d’isolation. Les caractéristiques de chaque type d’isolant (rigidité, résistance mécanique, comportement à l’eau, etc.) font qu’il est mieux adapté à tel ou tel modèle d’isolation.

Ainsi, les isolants les mieux adaptés aux différents modèles d’isolation sont les suivants :

Isolation entre chevrons ou fermettes

  1. couverture
  2. contre-lattes
  3. lattes
  4. sous-toiture
  5. fermettes
  6. isolant
  7. pare-vapeur
  8. finition intérieure

Isolation au-dessus de la charpente
(méthode sarking)

  1. couverture
  2. contre-lattes
  3. lattes
  4. sous-toiture
  5. isolant
  6. pare-vapeur
  7. chevrons ou fermettes
  8. panne
  • panneaux de mousse synthétique,
  • plaque de verre cellulaire (sur plancher),
  • laine minérale rigide (sur plancher),
  • panneaux organiques (fibre de bois avec liant bitumineux ou caoutchouc, …)

Isolation par éléments auto-portants

  1. couverture
  2. languette d’assemblage
  3. lattes
  4. panneau de toiture préfabriqué
  5. raidisseur du panneau
  6. isolant du panneau
  7. pare-vapeur intégré éventuel
  8. plaque inférieure du panneau
  9. panne

L’isolant doit bénéficier d’un agrément technique certifiant ses qualités et sa compatibilité avec l’usage qui en est fait. La valeur de calcul de la conductivité thermique (λU) d’un isolant possédant ce type d’agrément est connue avec précision. Il est certifié par le fabricant. Il est régulièrement vérifié par des essais. Il peut être utilisé pour calculer les performances de la paroi à la place des coefficients moins favorables tabulées dans les normes (Annexe B1 de la PEB).

Le choix du matériau isolant se fait en fonction des critères ci-dessous

  • l’efficacité isolante,
  • la compatibilité avec le support,
  • le comportement au feu,
  • le prix.

C’est au concepteur de choisir ceux qui sont prioritaires.

L’efficacité isolante à atteindre

La valeur isolante du matériau dépend de son coefficient de conductivité thermique λ. Plus sa conductivité est faible, plus l’isolation sera efficace et donc plus l’épaisseur nécessaire à mettre en œuvre sera réduite. Le matériau doit également conserver une efficacité suffisante dans le temps.

Le choix l’épaisseur d’isolant doit donc se réaliser en fonction de la performance thermique à atteindre.

Exemple d’épaisseur calculée d’isolant

Remarque : les calculs ci-dessous sont faits avec l’hypothèse que la toiture est étanche à l’air. Dans le cas contraire, en pratique, les mêmes épaisseurs d’isolant peuvent mener à une valeur U 2,5 fois plus élevée que celle prévue.

Pour assurer l’étanchéité à l’air, il est préférable que la toiture soit équipée d’une sous-toiture. Si elle est rigide, la sous-toiture permet de garantir le contact entre elle et l’isolant et ainsi assurer une meilleure étanchéité à l’air.

Enfin, toujours pour éviter les infiltrations d’air, il est nécessaire de prévoir un écran étanche à l’air, car le plafond n’est pas rendu étanche par sa finition (lambris, planchettes, plaques de plâtres,…)

Il ne l’est, bien sûr, pas non plus dès que la finition intérieure est perforée pour des canalisations électriques ou pour une autre raison. Si le passage de canalisation est nécessaire, celles-ci passeront dans un vide technique aménagé entre un écran à l’air et la finition intérieure.

Calcul précis

L’épaisseur « di » de l’isolant se calcule par la formule suivante :

1/U = [1/hi + d1/λ1 + d2/λ2 + … + di/λi + Ru + 1/he]

d’où :

di = λi [(1/U) – (1/hi+ d1/λ1 + d2/λ2 + … + Ra + 1/he)]

Exemple.

Le tableau ci-dessous donne les résultats des calculs pour une configuration de toiture avec sous-toiture.

Dans les calculs, l’espace entre les éléments de couverture et la sous-toiture est considéré comme une couche d’air très ventilée.

Données concernant les différentes couches (de l’intérieur vers l’extérieur) :

  1. plaques de plâtre, 9 mm,   = 0,35 W/(mxK);
  2. gaine technique : vide non ventilé de 2 cm –> Ra = 0,17 m²K/W;
  3. isolant : MW :   = 0,041 W/(mxK); EPS :   = 0,040 W/(mxK); PUR :   = 0,028 W/(mxK); XPS :   = 0,034 W/(mxK);
  4. sous-toiture cellulose-ciment, 5 mm, = 0,23 W/(mxK).

(Valeurs extraites de la NBN B 62-002/A1)

On a donc pour U = 0,3 et :λi = 0,04

di = λi [(1/U) – (1/HI + d1/λ1 +Ra + d2/λ2 + 1/HI)]

di = 0,04[(1/0,3) – (1/8 + 0,009/0,35 + 0,17 + 0,005/0,23 + 1/8)]

di = 0,114 m

Valeur U sans isolation [W/(m²xK)] Épaisseur (en mm) d’isolant nécessaire pour obtenir :
U < 0,3 W/(m²xK)
MW, EPS PUR XPS
2,1 > 115 > 80 > 100

Calculs

 Si vous voulez estimer le coefficient de transmission thermique d’une toiture à partir des différentes épaisseurs de matériaux.

Calcul simplifié

La valeur U d’une toiture est presque uniquement déterminée par la couche isolante lorsque celle-ci existe. Pour simplifier le calcul, on peut négliger la résistance thermique des autres matériaux.

La formule devient alors :

di = λi ((1/ U) – (1/he + 1/hi) [m]

Pour U = 0,3 W/m²K,

di =λi ((1/ 0,3) – (1/23 + 1/8 )) m
=λi x 3,16 [m]

L’épaisseur ne dépend plus que du choix de l’isolant et de son λi.

L’épaisseur ainsi calculée doit être adaptée aux épaisseurs commerciales existantes.

Exemple.

Si l’isolant choisi est la mousse de polyuréthane (PUR), son  i vaut 0.028 W/mK (suivant NBN B 62-002/A1)

di = 0.028 x 3.16 = 0.088 m

L’épaisseur commerciale : 90 mm

Calculs

 Pour estimer vous-même, de manière simplifiée, l’épaisseur suffisante d’un isolant.

Les isolants minces réfléchissants ont fait l’objet d’une polémique importante ces dernières années.

 

Qu’en penser ? Nous reproduisons en annexe le compte-rendu détaillé de l’étude du CSTC à ce sujet, étude confirmée par plusieurs études scientifiques dans divers pays européens. L’affirmation des fabricants d’un équivalent de 20 cm de laine minérale est fantaisiste. Dans le meilleur des cas un équivalent de 4 à 6 cm peut être obtenu, ce qui est insuffisant.

Si ce produit connaît malgré tout un certain succès commercial, c’est parce que sa pose est très rapide (agrafage sous pression), donc intérêt de l’entrepreneur qui en fait la publicité, et que le produit se présente en grandes bandes continues, assurant une très grande étanchéité au passage de l’air, donc impression d’une certaine qualité pour l’occupant.

Si on souhaite les associer à un isolant traditionnel, leur faible perméabilité intrinsèque à la vapeur d’eau les prédispose naturellement à être utilisés comme pare-vapeur (pose du côté chaud) et non comme sous-toiture (risque de condensation en sous-face).

La compatibilité avec d’autres matériaux

Certains isolants sont incompatibles avec d’autres éléments de la toiture en contact avec l’isolant.

Par exemple, les mousses de polystyrène sont attaquées par les agents d’imprégnation du bois à base huileuse et par certains bitumes, par les solvants et les huiles de goudron.

La tenue au feu

Suivant le degré de sécurité que l’on souhaite atteindre, en fonction de la valeur du bâtiment et de son contenu, de son usage, de sa fréquentation, etc., on déterminera le degré d’inflammabilité acceptable pour l’isolant.

Le verre cellulaire et la laine de roche sont ininflammables. Les panneaux à base de mousse résolique ou de polyisocyanurate ont un bon comportement au feu.
Les mousses de polystyrène et de polyuréthane sont inflammables et résistent mal à la chaleur.

La chaleur produite par les spots peut dégrader ces mousses et provoquer des incendies. Si des spots doivent être placés à proximité du panneau isolant, les mousses doivent être protégées en interposant des boucliers thermiques efficaces.

On veillera également à ce que ce matériau ne dégage pas de gaz toxique lorsqu’il est exposé à la chaleur d’un incendie. C’est notamment le cas de mousses auxquelles ont été rajoutés des moyens retardateurs de feu.

L’impact écologique

Les différents matériaux isolants n’ont pas tous le même impact sur l’environnement. Pour limiter cet impact, on choisira de préférence un isolant « écologique ».

Le prix

« Le nerf de la guerre…! »

A performance égale on choisira le matériau le moins cher. Il faut cependant raisonner en coût global, et tenir compte, non seulement du coût de l’isolant, mais aussi de sa mise en œuvre.

En toiture inclinée, l’isolant de bonne qualité, correctement posé et protégé des agressions extérieures, ne nécessite aucun entretien et sa durée de vie ne pose pas de problème particulier.

Mais toute vie a une fin. Il faut donc être attentif au coût de son remplacement en fin de vie, dont le coût de mise en décharge. Dans le futur, celui-ci risque de croître, notamment pour les mousses synthétiques.

Les conseils généraux de mise en œuvre de la couche isolante

> L’isolant doit être placé sur toute la surface de la toiture sans oublier les éventuelles parties verticales ossature-bois, les joues des lucarnes, etc.

> Les joints entre les éléments suivants doivent être bien fermés :

  • entre les différents panneaux isolants,
  • entre les panneaux isolants et la charpente.

Pourquoi ?

L’air chauffé à l’intérieur d’un bâtiment se dilate. Il devient ainsi plus léger et monte. Il est alors remplacé par de l’air plus froid qui se réchauffe à son tour. Il s’établit ainsi une circulation d’air dans le local. C’est la convection. Dans une toiture, le même phénomène de rotation de l’air peut se développer autour des panneaux isolants si les joints ne sont pas fermés correctement. Il s’en suit des pertes de chaleur importantes et des risques de condensation dus à la vapeur d’eau dans l’air.

> Pour la même raison que ci-dessus et pour éviter les ponts thermiques, l’isolation de l’enveloppe doit être continue. La couche isolante de la toiture doit être raccordée avec les couches isolantes des autres parois du volume protégé.
Par exemple :

  • L’isolant de la toiture doit être en contact avec l’isolant des murs extérieurs dans le cas d’une échelle de corniche, les espaces libres doivent être remplis d’isolant.
  • Il doit être dans le prolongement et en contact avec le dormant du châssis muni d’un vitrage isolant.
  • Il doit être en contact avec l’isolant autour du conduit de cheminée.

> Les panneaux isolants ne peuvent être perforés pour la pose de conduite, etc.

> Il faut protéger et manipuler les panneaux isolants avec précautions pour éviter les écrasements, les déchirures, l’eau, la boue.

Image de l’auteur/autrice Publié par : 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) / hu (distance entre le luminaire et le plan de travail.

Extrait de catalogue.
Image de l’auteur/autrice Publié par : Energie-Plus 25 Sep, 2007

Concevoir l’esquisse du projet – généralité

Concevoir l'esquisse du projet

Préalable, un document de synthèse peut être imprimé à destination du Maître d’Ouvrage.

Avertissement : l’esquisse décrite ici ne prend en compte que des considérations énergétiques et de confort s’adressant aux bâtiments du tertiaire de manière générale. La prudence est de mise lorsqu’on aborde certaines zones à risque de l’hôpital.

Conception énergétique d’un bâtiment tertiaire :

>  version PDF

Copyright © 2025 | Powered by Accron