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POE : avantages et inconvénients d’une méthode standardisée

POE : avantages et inconvénients d’une méthode standardisée

Avantages

Les avantages sont nombreux !

Premièrement, si la méthode est standardisée, la même pour tous, l’évaluateur gagne du temps pour préparer sa POE.

Ensuite, il peut considérablement accélérer son flux de travail, car la structure de ses données est toujours la même, ses rapports ont la même structure…

Finalement, les besoins de formation pour les évaluateurs sont réduits, car le degré de liberté, d’initiative et d’indépendance de ces derniers est réduit.

Ce qui nous amène à la première conclusion : standardiser permet de disposer d’une méthode plus rapide, sans ambiguïtés et donc moins couteuse à mettre en Œuvre.

Le second atout d’une telle approche uniformisée est de pouvoir étudier les phénomènes à une échelle plus large dans le temps et dans l’espace. Un rapport de l’année passée pourra être superposé sur le nouveau et la comparaison sera rapide et évidente ! De la même manière, mes résultats pourront-être comparés à ceux d’autres bâtiments similaires en Wallonie, en Belgique, en Europe….

C’est par exemple ce que propose la méthode du CIBSE :

Dans cet extrait de rapport nous observons combien il est facile et intéressant de pouvoir comparer la position de son bâtiment [triangle vert] par rapport la moyenne des bâtiments nationaux [triangle noir].

Dans cette même logique, il sera intéressant de comparer son bâtiment avec des bâtiments comparables :

Avec des systèmes techniques comparables
Avec des ambitions et exigences de départ similaires (HPE, Breeam, Qzen…)
Avec des dimensions proches…
Etc. …

Inconvénients et limites de la standardisation

Alors, si c’est si bien la standardisation pourquoi ne pas l’adopter à 100% dès aujourd’hui ?

Il y a plusieurs raisons qui doivent nous pousser à faire un pas en arrière et conserver un regard critique sur cette approche.

1/ Tous les bâtiments sont différents, les enjeux seront fondamentalement différents en fonction du niveau d’isolation, de la présence de telle ou telle technique, de la disposition des espaces… Si la méthode, les choses mesurées et les enquêtes sont les mêmes pour tous, on imagine rapidement que des questions n’auront aucun sens : vous n’avez pas de ventilation mécanique et la méthode vous demande si elle fait du bruit… Ce type de questions inutiles rendra les questionnaires et les méthodes extrêmement lourds et longs à remplir.

2/ Dans des bâtiments identiques, en fonction des occupants, de leurs modes de vie et de leurs activités, de l’usure et du vécu des bâtiments, les enjeux et les problématiques pourraient être complètement différentes. Il n’y a donc pas, a priori, de raison d’aborder les mêmes sujets de la même façon.

3/ La méthode développée aura beau être la plus complète, elle ne pourra jamais embrasser la diversité de nos architectures, de nos solutions techniques et de nos activités qui s’y déroulent…

Finalement, les seuls éléments communs à tous nos bâtiments qui importent dans tous les cas de figure et toutes les utilisations du bâti sont ceux relatifs au ressenti des ambiances par les occupants. La satisfaction vis-à-vis de la lumière naturelle, de la température, de la qualité de l’air, des courants d’air, des odeurs, de l’acoustique…sont des notions qui vont au-delà des techniques et des architectures, elles en sont le résultat.

Ces notions peuvent-être regroupées sous l’acronyme IEQ (indoor environmental quality) ou qualité environnementale intérieure qui caractérise globalement les conditions et l’ambiance à l’intérieur du bâtiment.

Ainsi, la standardisation trouve ses limites dans toutes les questions et mesures de la méthode qui visent à comprendre comment les spécificités du bâtiment (son orientation, ses techniques, son occupation…) influent sur cette qualité de l’environnement intérieure.

Conclusions

Comme dans bien des cas, il n’y a pas une seule et unique approche qui puisse être érigée en modèle. De cette analyse il ressort que :

D’une part le cœur de la méthode, celle qui s’intéresse à l’IEQ, pourrait et gagnerait à être standardisée(enquête, méthode de mesure…)
Mais ensuite, une intervention sensible de l’évaluateur semble nécessaire pour s’imprégner des spécificités du cas, via la visite, le brainstorming et son expertise afin de proposer une méthode sur mesure. Méthode qui permettra de faire le lien entre le bâtiment, son architecture, ses techniques, sa consommation et la satisfaction ou non de ses occupants : tant sur l’IEQ que sur d’autres aspects spécifiques, au cas par cas : l’esthétique, l’environnement du bâtiment, l’accessibilité, les efforts faits pour limiter l’impact environnemental, la gestion des déchets, l’ambiance entre les personnes….

D’un point de vue des apprentissages pour le client, mais aussi pour le secteur en général cette façon de faire nous parait être la plus complète.

Posted By : Gregory Leonard 19 Mai, 2021

Réaliser une enquête dans la cadre d’une POE

L’enquête est à ce jour la méthode la plus utilisée pour recueillir un feedback rapide, subjectif et à moindre coût sur la satisfaction des occupants et la qualité des ambiances intérieures.

Il n’existe à ce jour pas de document type à l’échelle régionale ou fédérale. Seules certaines organisations et groupes de recherche, principalement anglo-saxons, ont mis en place des protocoles d’enquêtes avec des focus variés.

Si la réalisation d’un protocole unique relève de l’utopie tant la variété de bâtiment est immense, la définition d’un tronc commun, standardisé par famille de bâtiments (logements, écoles, hôpitaux…) semble quant à elle beaucoup plus réaliste. Un tel tronc commun standardisé permet également d’étudier des tendances à des échelles plus larges : par type de bâtiment, par territoire…

Les modèles existants

À l’international, certains se sont lancés dans la réalisation de méthode POE et par la force des choses ils ont mis sur le marché des modèles d’enquêtes (et parfois de méthode de POE plus large).

Chaque entreprise/labo aura son focus et son public type. Les enquêtes sont plus ou moins orientées vers une série d’aspects. À l’heure actuelle, la plupart des méthodes visent l’évaluation des bâtiments de bureau.

Citons par exemple :

Le Center For the Built Environment [CBE] de Berckley https://cbe.berkeley.edu/resources/occupant-survey/get-started/

Dans leur méthode ils passent à la loupe les sujets suivants :

Satisfaction générale vis-à-vis du bâtiment
Satisfaction avec son espace de travail
Qualité de l’acoustique
Qualité de l’air
Propreté en entretien général
Éclairage
Confort thermique

Le questionnaire BUS, plus complet, https://busmethodology.org.uk/ qui passe également en revue les sujets suivants :

Ventilation
Contrôle des occupants
Design
Image du bâtiment
Transport jusqu’au bâtiment
Productivité
…

La liste varie donc d’un prestataire de service à l’autre et le choix doit s’effectuer en fonction de chaque cas.

Le modèle utilisé pour les cas d’étude énergie +

Dans le cadre de sa mission pour la Région wallonne, l’équipe E+ a élaboré un modèle d’enquête type pour les bureaux. Cette enquête a été éprouvée et améliorée de façon itérative auprès de 5 sociétés de la Région wallonne afin de trouver le meilleur compromis entre rapidité de complétion et richesse des informations recueillies.

Energie+ vous propose ce modèle d’enquête au téléchargement !

Modèle d’enquête pour les bureaux

Ce modèle est le plus généraliste possible, utilisez-le à bon escient et n’hésitez pas le compléter en fonction des enjeux spécifiques du projet ! Par ailleurs, l’équipe E+ est toujours à l’écoute des retours sur l’utilisation de ses outils via son adresse email !

Posted By : Gregory Leonard 19 Mai, 2021

Comment bien réussir une POE ?

La POE peut être ressentie comme intrusive ou une forme de contrôle, voire de test de la part de sa hiérarchie. Pour que la démarche soit réussie, il est primordial que la neutralité et l’absence de pression soit de mise. Il est également essentiel que la démarche soit introduite, présentée et suggérée plutôt qu’imposé au sein de l’établissement.

La POE aura dès lors de bonnes chances d’être un processus riche et enthousiasmant pour tous si :

Avant la réalisation de la POE :
1. chacun a été informé du sens de la démarche
2. chacun a pu s’exprimer sur les thématiques qu’il veut intégrer dans l’évaluation.
Pendant la réalisation de la POE :
1. Chacun peut s’exprimer,
2. Les enquêtes sont rendues anonymes pour celles et ceux qui le souhaitent
3. Aucune prise de mesure intrusive non souhaitée n’est réalisée (respect de la vie privée…)
Après la POE :
1. Les données brutes sont converties en infographies circonstanciées, claires et lisibles.
2. Des actions sont listées et prises en réaction aux résultats de la POE.
3. Une date ultérieure de réévaluation est définie.
4. Un rapport final comprenant les infographies, les actions prises et la date de réévaluation est diffusé à chacun le plus rapidement possible.

Pour qu’une démarche de POE soit la plus efficiente possible, celle-ci devrait :

Être reconduite à intervalles réguliers: en effet, tous les problèmes ne peuvent être identifiés ou expliqués du premier coup. Il faudra mettre en place de nouvelles actions puis relancer une campagne d’évaluation plus tard pour savoir si les actions vont dans le bon sens. De plus, l’activité pratiquée dans le bâtiment et les occupants changent avec les temps, c’est pourquoi l’opération gagne à être répétée régulièrement. Dans l’idéal, le feedback devrait s’effectuer en continu et être compilé régulièrement à la suite des campagnes de POE.
Être le plus détaillé et « sur-mesure » possible: des informations brutes riches et précises permettent une interprétation plus fine des résultats. Un équilibre est bien entendu à trouver pour limiter le niveau d’intrusion, respecter la vie privée et ne pas induire une charge de travail trop importante pour la réalisation de la POE. Il faudra donc veiller à calibrer le niveau de détail en fonction de l’intérêt et de l’implication qu’il implique.
- Une bonne pratique consiste à commencer par une première campagne un peu plus généraliste qui permettra de cerner les grands enjeux. Les campagnes suivantes pourront alors s’attarder sur les détails, mais uniquement sur les sujets qui posent des soucis.
Être sans équivoques et pratique à réaliser pour les occupants : des enquêtes difficiles à remplir, des questions floues avec des doubles/triples négations, des questions identiques, mais simplement reformulées dans un même questionnaire sont autant d’éléments qui suscitent le désintérêt et parfois la méfiance envers la démarche. Là aussi il faudra faire court, clair et convivial.
Permettre une visualisation des résultats rapide et parlante pour les propriétaires et les occupants afin de maintenir la dynamique en marche.
Faire partie intégrante de la gestion générale du bâtiment. Plus la démarche fait l’objet de mesures quotidiennes et s’intègre aux pratiques habituelles déjà en place plus la POE pourra être un outil disponible et réactif pour l’ensemble des parties prenantes.

Comment recueillir l’information ?

Il existe beaucoup de moyens différents pour évaluer le bon fonctionnement de son édifice.

Chaque technique aura des avantages et des inconvénients et sera plus ou moins adapté à un type d’information que l’on souhaitera recueillir. Il faudra alors évaluer au cas par cas la ou les- méthodes les plus adaptées. Dans la plupart des cas il faudra combiner plusieurs méthodes.

De façon générale on tendra à brasser large au début pour très rapidement se concentrer sur les thématiques essentielles. Rien ne sert de rentrer dans les détails lorsque tout va bien. De la même manière, on cherchera à recueillir l’avis de tous sur tout dans un premier temps puis on se concentrera sur les zones, les individus et les problèmes qui méritent d’être investigués plus en profondeur.

Pour que la POE soit efficace, il faut que l’ensemble des occupants adhèrent avec la démarche et soient proactifs. Il faut donc à tout prix éviter de les bombarder avec des questionnaires et des interviews interminables sur des sujets peu intéressants.

On tentera donc d’être rapide, to-the-point et d’éviter les répétitions.

Les différentes façons d’obtenir de l’information sont présentées dans un ordre chronologique, méthodique, comme des étapes successives, mais rien n’empêche de sauter des étapes, de les intervertir ou de n’en réaliser que l’une ou l’autre.

POE – Recueillir des informations : La visite

La façon la plus rapide et qui ne demande aucun effort de la part des occupants est la visite. La visite se fait idéalement en présence d’une responsable ou gestionnaire des aspects techniques du bâtiment, mais aussi de la personne en charge des occupants (RH…). En faisant le tour du bâtiment, la personne en charge de l’évaluation peut déjà de façon informelle préparer et expliquer la démarche en cours aux occupants curieux, mais également et surtout prendre connaissance du lieu et d’un grand nombre de données bien utiles pour se faire une idée des problèmes potentiels et ajuster une éventuelle future enquête, interview… :

La localisation et l’orientation du bâtiment,
La disposition des espaces,
Les installations techniques présentes, leur état, leur répartition,
Récupérer au vol des commentaires d’occupants en circulant dans le bâtiment, Ressentir ou relever rapidement les ambiances en se munissant d’un thermomètre, luxmètre, anémomètre…

La visite permet également de s’entretenir avec les personnes en charge de la gestion technique et humaine pour relever l’historique du bâtiment, ses défauts connus et tout simplement laisser l’opportunité aux responsables de s’exprimer et pointer les points qui lui semblent importants pour la suite.

À ce stade, les seules personnes impliquées sont l’évaluateur et les personnes en charge des techniques et du personnel (RH…). En plus des précieuses données obtenues, cette visite permettra à l’évaluateur de mieux mettre en contexte les futures informations qu’il recevra.

POE – informer TOUS les occupants concernés par la démarche : la brochure

Pour diverses raisons (télétravail, temps-partiel, absence, réunion…), la visite ne permet pas de prévenir/sensibiliser/toucher, même informellement, l’ensemble des occupants du bâtiment.

Or, pour mobiliser le maximum de personne pour les prochaines étapes, il est plus qu’utile de réaliser une courte brochure explicative de l’intérêt pour tout un chacun.

À cet égard, undocument type a été réalisé. Celui-ci pourra servir de base à l’élaboration de votre document informatif ! C’est cadeau. 😉

Cette brochure, permettra aussi d’alimenter les discussions autour de la machine à café dans les jours suivants : parler du bâtiment, ses atouts et défauts et, qui sait, déjà permettre aux occupants de découvrir au fil de leurs échanges des choses qu’ils ne savaient pas sur le fonctionnement du bâtiment ou encore des choses plus anodines au premier regard « Mais au fond, qui mets systématiquement les vannes thermostatiques sur 2 le matin ? ».

La brochure est aussi l’occasion de mettre des mots et un contexte autour de la démarche. Ceci devrait éveiller la curiosité de certains qui pourraient être tentés de d’ores et déjà se renseigner et préparer leur feedback.

Via la brochure, les occupants obtiennent également un lien de contact direct vers le prestataire externe à la société (téléphone ou Email) ce qui est de nature à rassurer et favoriser l’adhésion des occupants. En effet, si la démarche est positive, externe et neutre, l’employé de bureau, parfois moins à l’aise avec sa hiérarchie, pourra s’exprimer plus librement, éventuellement anonymement. Il y verra une vraie opportunité d’être acteur de l’amélioration de son cadre de travail.

Rappelons toutefois qu’au moment d’écrire ses lignes, ce marché est presque inexistant et que cette démarche peut tout à fait se dérouler en interne à condition que le processus puisse avoir lieu sereinement, sans générer de tensions, ce qui serait un échec. Les chances d’échec sont toutefois très faibles, car tout le monde sort gagnant d’une POE : un employé épanoui, bien au bureau et en bonne santé dans un bâtiment qui consomme moins est un employé productif dans un bâtiment aux charges réduites !

POE – Recueillir des informations : Le brainstorming

Le brainstorming est rapide et dynamique. Il permet de monter une petite délégation d’occupants que désire s’impliquer dans le processus évaluatif. Leur intégration permet ensuite de faciliter l’adhésion au processus pour les autres occupants. Le brainstorming est principalement utile avant et après l’enquête.

Avant, il permet à un nombre limité d’occupants volontaires, gestionnaires et responsables de s’exprimer librement et suggérer des questions supplémentaires et pertinentes à poser lors de l’enquête générale que l’évaluateur leur aura préalablement présentée. L’évaluateur profite également de cette première rencontre physique avec les occupants pour réexpliquer le sens et le but de la démarche ainsi que répondre aux éventuelles questions.

Le Brainstorming est également un outil génial d’analyse participative. Après l’enquête, l’évaluateur peut présenter les résultats bruts au groupe (éventuellement complétée par des interviews). En dévoilant les résultats, il permet de confronter les expériences et les expertises diverses d’un nombre limité de volontaires afin de comprendre les raisons et les causes de certains résultats de l’enquête. Cet outil permet ensuite de fixer collégialement de nouveaux objectifs à atteindre pour le futur en réaction au bilan de la POE.

POE – Recueillir des informations : L’enquête

L’enquête est la méthode la plus systématiquement utilisée pour obtenir le feedback des occupants dans le cadre de la POE. L’enquête permet d’interroger un public large avec une panoplie de questions très variées pour un coût relativement réduit. Ce type de méthode permet en outre de comparer facilement les réponses des répondants entre eux dans le cas de questions fermées tout en laissant le champ libre aux commentaires là où une explication complémentaire est souhaitable.

Pour réaliser ce type d’enquêtes, vous trouverez plus d’informations sur la page dédiée !

POE – Recueillir des informations : le relevé, la mesure ponctuelle

Le relevé consiste à mesurer à un moment précis, à un ou plusieurs endroits, plusieurs grandeurs qui suite à la visite, aux premiers échanges ou à l’enquête semblent pertinentes. (Qualité de l’air, humidité, qualité de l’éclairage…)

La mesure instantanée permet de récolter une information objective très rapidement, pour un coût réduit tout en étant beaucoup moins intrusive qu’un monitoring sur le long court.

Relever ou mesurer les données objectives du bâtiment à un instant « T » permet:

De limiter la durée, l’intrusion et les sollicitations auprès des occupants.
De mettre en regard le ressenti des occupants avec une mesure
De détecter des anomalies ou des irrégularités importantes
De cibler les éléments à monitorer plus en profondeur
De conforter ou confronter l’occupant par rapport à son ressenti

Mais ne permets pas de comprendre l’enchaînement de certains phénomènes, ou d’avoir une vision générale sur les 4 saisons. La mesure ne vaut en effet que pour un certain instant, à un certain endroit, dans certaines conditions précises ; éventuellement biaisée par la présence de l’évaluateur (le gestionnaire qui remonte en vitesse le thermostat, l’employé que retire fissa le t-shirt qu’il avait coincé dans la ventilation ou encore le chauffage électrique d’appoint qu’il branche en cachette… (Véridique !).

POE – Recueillir des informations : Le monitoring

Contrairement au relevé ponctuel, le monitoring consiste à enregistrer un ou plusieurs types de mesures, dans un ou plusieurs endroits, à intervalles réguliers durant une période plus ou moins longue. Plus la durée est longue, plus l’intérêt et l’apprentissage que l’on pourra tirer des mesures seront importants.

Avec des mesures sur une semaine, on peut déjà se faire une idée :

De l’inertie du bâtiment
De la capacité de relance des systèmes après un weekend au ralenti

Avec des mesures sur un mois à trois moins on pourra en plus :

Mieux comprendre l’évolution des ambiances au fil de la journée pour différentes conditions météo (ensoleillées, pluvieuses, venteuses, plus chaudes, plus froides)
Détecter ce qu’il se passe les jours fériés

Et pour les monitorings d’un an ou plus, nous pourrons finalement :

Découvrir ce qu’il se passe lors d’évènements plus exceptionnels (canicule, vague de froid, tempête…)
Découvrir la vie du bâtiment selon les saisons
Observer l’adéquation ou non du fonctionnement du bâtiment durant les périodes de moindre occupation (grandes vacances…)

Remarquer des tendances générales du bâtiment : la qualité de l’air se dégrade avec le temps (filtres ?), le bâtiment ne se met plus en régime réduit le weekend depuis une certaine date (réglage ?), les radiateurs peinent de plus en plus à atteindre la température souhaitée (entretien ? Panne ?)

Cette source riche d’information est plus complexe à mettre en place, demande une certaine préparation et un temps d’installation plus important.

Les instruments sont parfois visibles et enregistrent en « continu » les paramètres, ce qui peut parfois être ressenti comme intrusif par les occupants, et peut également biaiser leurs comportements. Ne se comporte-t-on pas différemment devant une caméra ? Et bien… Il en va de même face à un thermomètre qui enregistre nos petits excès !

Le principal défaut de cette méthode est donc son coût élevé et son caractère parfois intrusif. Il n’en demeure pas moins que cette méthode est extrêmement efficace.

Relever ou mesurer les données objectives du bâtiment en continu pendant une période plus ou moins longue permet:

De ne pas passer à côté d’un évènement spécifique
De mettre en regard le ressenti des occupants à chaque instant avec des mesures
De détecter plus finement des anomalies ou des irrégularités
D’identifier des moments critiques pendant l’année (canicule…), les tendances générales et les enchaînements. Ce qui aide beaucoup dans le diagnostic.
De fournir plus d’information sur la cause éventuelle d’un problème de confort, de surconsommation…
De permettre dans certains cas à l’occupant qui ressentirait une gêne ou un inconfort de (demander à) consulter ce que disent les instruments afin de l’aider à construire sa propre compréhension du bâtiment et de ses sensations. Cette compréhension sera utile pour poursuivre la démarche d’amélioration du bâtiment lors de prochains brainstormings, interviews, enquêtes…

POE – Recueillir des informations : L’interview

L’interview d’occupants et autres acteurs de la vie du bâtiment est également un excellent outil pour aider l’évaluateur à mettre en contexte les résultats obtenus.

Elle permet principalement de donner la parole à certaines personnes sur des sujets précis après la réalisation de l’enquête afin de nuancer et de mieux comprendre ce qui se cache derrière certains résultats peu détaillés. Bien que les champs libres de l’enquête permettent déjà de mettre les réponses en perspective, l’enquête – en raison de son format – n’est pas toujours le support le plus propice pour apporter des éléments de contexte et de la nuance.

En fonction des résultats de l’enquête et des présuppositions de l’interviewer sur les réponses à chercher, l’interview peut-être plus ou moins dirigée. Soit le fil des questions est rigoureusement préparé et on s’y tient, soit l’interviewer dispose d’une liste de question sans ordre précis pour nourrir le débat ; il se contente alors de rebondir en fonction des réponses reçues. Cette dernière façon de faire permet à l’interlocuteur de se sentir libre dans son expression tandis que l’interview plus rigoureuse permet à l’évaluateur d’obtenir une réponse claire et structurée à ses questions.

De façon moins dogmatique, dans la plupart des cas, une interview en deux phase : d’abord cadrée puis libre permet d’offrir le meilleur des deux mondes. Mais il vaut mieux respecter cet ordre sous peine de ne pas arriver à recadrer l’interview.

De cette façon, l’évaluateur se concentre d’abord sur ses questions préparées et permet à l’interlocuteur d’être guider, de trouver ses marques dans la discussion, se mettre à l’aise. Quand l’évaluateur à l’esprit libéré de ses questions et que l’interlocuteur a pris ses repères, l’interview peut alors, et seulement à ce moment-là, sortir de son cadre et évoluer naturellement, plus informellement en fonction des préoccupations de l’occupant sur lesquels l’évaluateur ne manquera pas de réagir.

Dans tous les cas, une interview :

Permet d’obtenir une information précise, circonstanciée et complète.
Prends énormément de temps : entre la préparation, l’interview, la retranscription, la synthèse…
Est sujette à plus d’émotion, implication et donc des éventuelles minimisations ou exagérations.
Ne permet pas un feedback représentatif : Tout le monde n’est pas égal face à ce type d’échange, certains prendront plus de place que d’autre ou pourraient se montrer plus persuasifs que d’autres.

POE – Recueillir des informations subjectives en continu : Le journal de bord de l’occupant

De la même façon que pour les relevés des sondes : le ressenti des occupants peut se recueillir : soit à un moment précis en faisant éventuellement appel aux souvenirs pour parler de ressentis passés (dans le cas d’une enquête ou d’une interview), soit en continu, tout au long de l’année.

Pour se faire, le support peut varier : en ligne via un document ou une application ou sur papier dans un agenda ou un cahier dédié. Éventuellement, si des réunions d’équipe régulière intègrent la démarche, le rapportage pourrait être oral avant d’être retranscrit dans un PV.

La dynamique peut quant à elle être de deux natures : soit l’occupant le fait de son côté lorsqu’il a des choses à noter [« Jeudi 28/01/2020 à 14h32 : il fait vraiment chaud dans les couloirs, pourtant dehors il gèle »] et en fin de trimestre ou d’année, au passage de l’évaluateur ou d’un groupe d’occupants qui assure le relais vers l’évaluateur, ces notes sont partagées. Soit ce rapportage fait partie de la dynamique de groupe et est systématiquement mis à l’ordre du jour des réunions d’équipe régulières avant de finir dans des PVs.

Le choix de la manière dépendra fortement d’un établissement à l’autre, en fonction de la philosophie et des dynamiques internes. La méthode individuelle demande plus de travail, mais permet de conserver des informations plus brutes et personnelles des sensations. À l’inverse, la méthode de groupe demande moins de travail, mais le regard des autres peut tronquer notre façon de restituer ou non notre (in)satisfaction. L’influence de la manière avec laquelle le rédacteur du PV va résumer, paraphraser et agréger ces informations n’est également pas à négliger.

Il reste que cette méthode propose un coût réduit et permet d’obtenir des informations très précises tout au long de l’année. Le revers de la médaille est évidemment la forte sollicitation demandée aux occupants et/ou au rédacteur des PVs. Cette forte sollicitation devra être souhaitée par les occupants au risque de perdre l’adhésion et la motivation pour le processus entier.

Pour conserver une bonne dynamique, il faudra, et c’est primordial que les occupants qui partagent régulièrement leur ressenti aient des feedbacks réguliers.

Pour résumer : demander aux occupants de noter à intervalles réguliers ou à chaque « évènement » son ressenti sur divers aspects permet à moindre coût de récupérer une information précieuse. Cela permet:

De ne pas passer à côté d’un évènement spécifique
D’éviter d’être biaisé par ses souvenirs, mais de s’en tenir à la somme des ressentis du moment.
D’impliquer les occupants, mais attention à la surcharge.
La mise en regard de ces informations avec un monitoring des ambiances et des installations est la méthode la plus complète et précise pour évaluer le bon fonctionnement de l’occupation d’un bâtiment … Mais aussi la plus difficile à mettre en place.

Posted By : Gregory Leonard 19 Mai, 2021

POE : deux approches possibles

Quand on parle de POE peu importe ce quel l’on souhaite évaluer, deux grands types d’approches sont possibles et combinables.

Basée sur des relevés instantanés et des souvenirs tous récoltés sur le moment même

En prenant un « instantané » de la situation, on rate beaucoup d’information sur ce qui précède… Dans cette méthode on demandera tout de même de rapporter sa satisfaction sur les jours et les mois précédents. Mais le souvenir d’une sensation peut-être biaisé (adouci ou au contraire exagéré) et les liens entre les mesures dans le bâtiment et le souvenir d’une sensation sont plus durs à établir. Cette approche est la plus répandue, car elle permet une réduction des coûts, mais également une moindre sollicitation des occupants.

Basée sur un suivi des évènements en continu

Plutôt que de relever toute l’information sur un seul jour, ici le monitoring des mesures objectives du bâtiment est continu (toutes les heures, tous les jours…) on dispose ainsi d’un historique complet des ambiances du bâtiment pour le sujet qui nous intéresse (exemple de monitoring : le bâtiment OXIRA). De la même façon, les utilisateurs peuvent régulièrement faire part de leur ressenti via un carnet de bord, les réunions hebdomadaires ou autres système mis en place.

Les informations sont plus robustes, bien datées et superposables.

Cette approche permet un travail d’analyse précis et détaillé. Les coûts sont néanmoins plus élevés. La sollicitation des occupants est également plus importante.

De façon hybride, rien n’empêche de comparer des données récoltées en continu via des capteurs avec une enquête annuelle de satisfaction, mais dans ce cas il faudra faire preuve de prudence et de contextualisation dans l’interprétation des résultats.

Par exemple : Si les occupants se souviennent d’un éblouissement à de multiples reprises. Il faudra pouvoir retrouver ces moments dans les mesures effectuées en continu pour retrouver la météo, l’heure… et pouvoir extrapoler ou non cette information et en déduire plus de choses.

Que fait-on de ces informations ?

La confrontation de ces indications factuelles va ensuite servir de base pour :

1. identifier les problématiques que rencontre le bâtiment,
2. investiguer ensuite plus en détail cette problématique en confrontant le relevé des données objectives et le ressenti subjectif des occupants ; en cas de doute, comparer ces données aux valeurs de référence,
3. diagnostiquer l’origine du problème afin de le solutionner,
4. programmer des actions pour améliorer le fonctionnement,
5. communiquer les résultats de l’évaluation et les actions futures,
6. éduquer et conscientiser tous les acteurs pour améliorer la vie dans le bâtiment et réduire son impact environnemental.

La récolte de ces informations permet donc de repérer les maladies de jeunesses, les mauvaises utilisations, les mauvais réglages, les dysfonctionnements et/ou des erreurs de conception, mais permet également au gestionnaire du bâtiment de réagir en conséquence (réparations, prévention, rappels, réglage des systèmes…)

Ces informations vont donc alimenter un outil d’évaluation qui vise à améliorer la performance et le confort d’utilisation des bâtiments tout au long de leurs utilisations.

Il n’existe à ce jour aucune méthode standardisée et unique pour mener à bien ce processus tant les bâtiments et les besoins des occupants sont différents d’un cas à l’autre.

Nous tâcherons tout de même – via nos études de cas et le contenu de cette thématique de vous donner toutes les cartes en main pour entamer les démarches dans ce sens.

Posted By : Gregory Leonard 19 Mai, 2021

POE – La récolte d’information : 3 catégories d’informations à récolter et à confronter

De façon générique, une POE visera toujours à recueillir des informations de 3 grandes familles afin de pouvoir étudier leurs interactions. Ces 3 types d’informations sont les suivantes :

Les feedbacks subjectifs des utilisateurs : Satisfaction, confort, attentes, idées, commentaires, vécu, bien-être, Importance accordée à certains aspects…
Les données objectives du bâtiment : relevé des consommations, historique des températures, niveau sonore des installations, dimensions des fenêtres…
Les intentions, labels et attentes théoriques du projet à la conception : études / attentes / simulations des performances en matière de consommation, de confort, d’acoustique, de qualité de l’air et autres attentes générales sur le confort d’occupation…

La POE se compose donc d’une accumulation d’échanges et de données de natures diverses sur le bâtiment et ses occupants qui sont de nature à permettre une compréhension du fonctionnement réel du bâtiment en usage, de la satisfaction de ses utilisateurs, et du lien entre ces deux aspects.

Si nous souhaitons spécifiquement étudier la surchauffe dans un local : nous allons par exemple récolter :

Des données subjectives : les occupants ont trop chaud : à quelle intensité, quand et à quelle fréquence ? Comment utilisent-ils les stores et la ventilation ? comprennent-ils son fonctionnement ? Que font-ils et pourquoi quand cela arrive ? Peuvent-ils ouvrir les fenêtres ?
Des données objectives : Quelle température fait-il ? Quelles sont les installations présentes ? Quelles sont les dimensions et l’orientation des fenêtres ? Quand, comment et pourquoi les stores sont-ils fermés ? Quelle météo fait-il ces jours-là ? Quel est le facteur g du vitrage ?
Les intentions de l’équipe de conception : comment tout cela était-il censé fonctionner ? Que disaient les simulations ? Quelles étaient les puissances prévues et sur base de quelles données ?

Avec ces 3 catégories de données, un évaluateur aguerri pourra comprendre beaucoup de choses sur le problème rencontré, l’expliquer aux occupants et trouver des pistes pertinentes pour solutionner le problème.

Quelles évaluations dois-je réaliser ?

Qu’elles concernent la surchauffe, l’acoustique ou encore l’éblouissement, les indications qui seront recueillies lors d’une POE sont variables d’un cas à l’autre en fonction du but recherché et du type d’activité pratiquée dans le bâtiment.

Généralement, ce sont surtout et prioritairement les informations concernant la satisfaction des occupants et leurs interactions avec les installations techniques qui sont collectées, car elles permettent d’isoler le ou les problèmes ; puis, en fonction des priorités nous pouvons récolter les informations concernant l’IEQ, la consommation d’énergie, les espaces et finalement les installations techniques. L’ensemble de la chaîne allant de l’énergie jusqu’au confort de l’occupant en passant par la conception des installations et des espaces peut être inspectée et évaluée dans le cadre d’une POE.

Il n’existe à ce jour aucune démarche standardisée qui définirait en détail les enquêtes et mesures à réaliser, cependant, l’analyse de l’état de l’art réalisée par Li P, Froese TM et Brager G ((Li P, Froese TM, Brager G, Post-occupancy evaluation: State-of-theart analysis and state-of-the-practice review, Building and Environment (2018), doi: 10.1016/j.buildenv.2018.02.024.)) nous aide à lister et classer les données généralement recueillies en fonction du but poursuivi.

Les thématiques sont classées en deux grandes familles : les objectifs directs et les objectifs indirects. Les objectifs directs bénéficient au client « directement » tandis que les objectifs indirects participent plutôt à une amélioration des connaissances générales du secteur ce qui profite plus indirectement aux participants.

Chaque donnée recueillie comme indicateur sera intéressante en soi, mais devrait également être mise en relation avec les autres, par exemple : quelle corrélation peut-on observer entre une baisse de température et la satisfaction des occupants ; et par rapport à la productivité ?

Dans le tableau ci-dessous sont repris, par thématique, les différents objectifs que l’on peut se fixer dans le cadre d’une démarche de POE. En fonction des situations, on choisira les objectifs adéquats. Cette liste vise à donner une idée la plus large possible de ce qui peut être évalué par ce processus, mais n’a pas vocation à être exhaustive.

Les objectifs directs :

*Thématiques*	Objectif
*LES ESPACES*	Évaluer spécifiquement les espaces à caractères innovants : · espaces expérimentaux. · espaces non-conventionnels. · espaces résultants de contraintes locales.
	Évaluer la conformité des espaces aux spécificités de certains groupes d’occupants: · PMR · Mal voyant · Mal entendant · Sourd et muet · Handicapé mental · Bébé · Enfant · Senior
	Évaluer le processus de conception du projet
*LES OCCUPANTS*	Évaluer le confort thermique
	Évaluer le confort lumineux
	Évaluer la qualité de l’air ressentie
	Évaluer la qualité de l’acoustique
	Évaluer la satisfaction générale
	Évaluer le bien-être
	Évaluer et enquêter sur la santé des utilisateurs du bâtiment
	Enquêter sur les facteurs qui génèrent de l’insatisfaction
	Comprendre les expériences spatiales et l’opinion de chaque occupant sur les espaces du bâtiment
	Évaluer la productivité
	Comprendre le comportement des occupants
	Évaluer l’opinion des occupants sur les critères de notation pour les bâtiments « verts » ou labélisés (WELL/BREEAM…)
	Évaluer la sociabilité des occupants
	Évaluer la facilité et la qualité des interactions des occupants avec les installations et les équipements techniques : · Informatique · Régulation de la chaleur · Régulation de la ventilation · Régulation du refroidissement · Régulation de l’Éclairage · Utilisation des équipements sanitaires · Utilisation des équipements de la cafeteria · Équipement incendie (sorties de secours, dévidoirs, extincteurs…) · Équipement d’infirmerie (DAE, trousse de soins…) · Contrôle d’accès, sécurité anti-intrusion · Gestion des déchets · Ascenseurs
*LA PERFORMANCE ÉNERGÉTIQUE*	Comprendre sa consommation d’énergie
	Évaluer l’impact d’une nouvelle mesure : · Rénovation énergétique · Autre Rénovation (extension, démolition…) · Implémentation d’une stratégie énergétique dans le but de réduire la consommation ou améliorer le confort.
	Benchmarking
*QUALITÉ DE L’ENVIRONNEMENT INTÉRIEUR [IEQ]*	Mesurer les conditions thermiques
	Mesurer l’humidité
	Mesurer les niveaux et caractéristiques d’éclairement : · Évaluer les risques d’éblouissement · Mesurer la quantité d’éclairage naturel sur différents plans · Mesurer la quantité de l’éclairage artificiel sur différents plans · Mesurer la qualité de l’éclairage artificiel (IRC…)
	Mesurer la qualité de l’air : · CO2 · CO · PM 2,5 · COV
	Mesurer l’acoustique : · Entre locaux · Dans les locaux · Écho · Bruit de fond · Entre les locaux et l’environnement extérieur
*QUALITÉ DES INSTALLATIONS*	Évaluer la convivialité des installations techniques
	Évaluer la sécurité des installations : · Sécurité incendie · Sécurité Intrusion · Cybersécurité
	Évaluer la capacité des installations à détecter des problèmes et en informer le service de gestion et/ou de maintenance.

Les Objectifs indirects

*Thématiques*	Objectif
*IDENTIFIER LES PROBLÈMES*	Trouver des défauts de conception : · Mauvais dimensionnement · Mauvais/absence de raccordement · Mise en œuvre incomplète
	Trouver des défauts de mise en route : · Calibration · Réglage · Mise en œuvre
	Trouver des pannes : · Pannes d’usure normale · Dysfonctionnement lié à une mauvaise utilisation
	Contrôler la présence de risques de surchauffes
*AMÉLIORER LES FUTURS PROJETS*	Fournir des recommandations détaillées et adaptées pour les futurs projets et travaux de rénovation du client
*AMÉLIORER LES FUTURS PROJETS*	Générer des recommandations générales aux différents acteurs du secteur pour leurs futurs projets.
*AMÉLIORER LES MÉTHODES DE POE*	Développer de nouvelles méthodes de réalisation de POE.
	Développer de nouveaux outils pour la réalisation de POE : · Softwares · Questionnaires · Enquêtes · Applications
	Benchmarking
*DÉFINIR LES BASES POUR DE NOUVEAUX STANDARDS OU DE NOUVELLES EXIGENCES ET VÉRIFIER LES ACTUELS*	Définir de nouvelles recommandations/standards pour l’IEQ dans différents champs · Éclairage · Le chauffage · La ventilation · Le refroidissement · …
	Tester la pertinence et la plus-value des standards environnementaux existants (BREEAM, WELL, PASSIF, QZEN…)
*ÉVALUER DES TECHNOLOGIES*	Évaluer la performance des certaines technologies spécifiques, par exemple : · Récupérateur de chaleur · Ventilation naturelle · Façade intégrée · Panneaux solaires · …
*VALIDER DES MODÈLES*	Utiliser les données réelles pour améliorer et valider les modèles de : · confort thermique · prédiction de probabilité d’éblouissement · Modèle énergétique divers · Patterns d’occupation · …

Posted By : Gregory Leonard 18 Mai, 2021

La POE [Post Occupancy Evaluation], qu’est-ce donc ?

La POE, c’est quoi ?

La POE [Post-Occupancy Evaluation] d’un bâtiment que l’on pourrait traduire par « évaluation après un cycle d’occupation » est l’acte qui consiste à :

recueillir des informations sur le bâtiment et le vécu de ses occupants après une période d’utilisation d’au moins un an et d’au moins un cycle d’occupation ;
puis d’utiliser ces informations pour améliorer le fonctionnement, l’efficacité et la vie dans le bâtiment au bénéfice des :

a. utilisateur (confort, bien-être, fluidité d’interaction),
b. gestionnaire (feedback, entretien, diagnostique),
c. propriétaire (coûts, consommation, durabilité),

On parle alors d’objectifs « directs » car ils bénéficient de façon évidente et rapide au client.

Mais la POE peut aussi permettre d’améliorer INDIRECTEMENT le fonctionnement, l’efficacité et la vie dans le bâtiment en développant les connaissances et la pratique du secteur dans sa globalité en impliquant dans la démarche :

a. les concepteurs du projet (feedback, amélioration de la pratique…),
b. des chercheurs du secteur (données réelles de terrain, création de savoir, amélioration de modèles prédictifs…).

On parle alors d’objectifs « indirects » car ils participent plutôt à une amélioration de fond. Par exemple des connaissances générales du secteur: ce qui profite indirectement aux utilisateurs du bâtiment.

Le contexte d’émergence de la POE

« Buildings don’t use energy, people do ! » Vous avez probablement déjà entendu cette phrase et si ce n’est pas le cas, c’est chose faite !

En effet, une fois construits, les bâtiments que nous occupons consomment principalement de l’énergie pour assurer les activités, le bien-être et le confort de ses occupants. Ce sont donc bien ces derniers qui commandent la consommation d’énergie en fonction de leurs besoins. Le bâtiment y répond ensuite de façon plus ou moins efficace et conforme à la volonté des occupants.

Les bâtiments sont conçus, agencés et équipés pour répondre aux mieux aux besoins et activités propres à chaque groupe d’occupants tout en consommant le moins d’énergie possible et générant le moins de risques pour ces derniers.

Les bâtiments sont donc construits, rénovés ou choisis (en cas de location) par un groupe d’occupant pour être en adéquation la plus parfaite possible avec leurs activités et leurs attentes. Sauf que cela est bien théorique…

D’une, les contraintes comme le manque de temps, des limites budgétaires, matérielles, humaines, urbanistiques ou légales… mais aussi : l’impossibilité pour l’équipe de conception d’avoir une connaissance totale et complète des besoins et des activités ne permettent jamais d’atteindre une adéquation parfaite.

De deux, les attentes, les comportements, les activités et les occupants ne sont pas figés mais évoluent dans le temps. Les équipements eux s’usent, sont remplacés par des nouveaux modèles au fil du temps…

L’harmonie idéale entre les occupants et leurs besoins d’un côté et le bâtiment et ses techniques de l’autre est en constant glissement vers plus ou moins de (dés)équilibre.

« S’il y a plusieurs siècles un monastère accueillait une vie très réglée, figée dans le temps et a permis l’émergence d’un type architectural relativement figé et complètement adapté à sa fonction ; de nos jours le monde est en constante mutation et l’harmonie entre les occupants en perpétuelle recherche de nouveauté, de changement et des bâtiments toujours plus technologique peine parfois à s’établir. »

S’ajoutent à cela, les exigences du secteur de la construction (thermique, incendie, accessibilité, acoustique, RGPT…) qui contraignent nos bâtiments à d’autres impératifs que la satisfaction pure et simple ; et c’est une bonne chose de façon générale. Il demeure toutefois que cela a rendu nos bâtiments parfois plus complexes avec pour conséquence une perte de naturel et de facilité pour interagir avec le bâtiment afin d’adapter l’ambiance générale à ses besoins.

Cette complexité n’est pas en soi une mauvaise chose, elle permet parfois plus de flexibilité, une finesse de réglage mais elle peut aussi devenir une « machine à gaz » difficile à régler correctement si elle n’a pas été conçue par et pour les occupants.

Dans un tel contexte, il n’est pas étonnant de constater qu’en l’absence d’évaluation, de médiation et d’ajustement réguliers et parfois mutuels entre les occupants et le bâtiment, une fracture peut se créer et générer de l’insatisfaction des occupants et/ou une surconsommation compensatrice.

C’est pourquoi une nouvelle branche du secteur de la construction, jusqu’il y a peu limité au monde de la recherche, commence ces dernières années à bourgeonner dans le monde réel, public et privé : La POE, Post Occupancy Evaluation que l’on traduira par « évaluation après un cycle d’occupation ».

Via cette démarche, on s’assure peu après la construction ou l’emménagement puis à intervalles réguliers que les occupants arrivent à interagir facilement avec le bâtiment pour générer des ambiances satisfaisantes pour tous, de façon efficace et sans générer de surconsommations.

Pourquoi devrais-je réaliser une POE dans mon bâtiment ?

Evaluer un bâtiment après un cycle d’occupation permet de se rendre compte de la qualité fonctionnelle réelle d’un édifice.

Architectes et Ingénieurs auront beau multiplier les réunions avec le client, retourner les plans dans tous les sens, enchainer les simulations et prendre toutes les précautions pour assurer un séjour agréable, pratique, « user-friendly » et économe en énergie dans leur projets, ils ne pourront jamais tout savoir et tout anticiper. Les outils de conception évoluent en permanence et pour autant, les insatisfactions, imprévus et légers dysfonctionnements sont toujours présents. Il faut dès lors accepter qu’on ne puisse pas tout régler dès la conception, même avec la meilleure volonté du monde.

En effet, la chaine météorologique, énergétique, technique et surtout humaine qui génère nos ambiances intérieures pour nous satisfaire, ou pas, est complexe, dynamique et évolutive.

Bien que tout soit conçu et préréglé pour que tout fonctionne au mieux, une période de rodage, un « warm-up » reste nécessaire pour parfaire le fonctionnement et l’utilisation du bâtiment après la livraison de celui-ci. En contrôlant régulièrement son bon fonctionnement et en l’améliorant continuellement, nous nous assurons qu’il puisse répondre au mieux à nos besoins du moment. Ce suivi est d’autant plus important quand ces besoins évoluent ou que le bâtiment fait l’objet de modifications.

Ceci est d’autant plus crucial qu’un bâtiment représente un coût financier et environnemental important dans lequel nous passons plus de 90% de notre temps. Il importe donc de s’assurer que la débauche de matériaux, d’énergie et d’argent que représente un bâtiment soit réellement vecteur de satisfaction, de confort, de productivité et de bien-être pendant toute sa durée de vie.

Quand devrais-je avoir recours à la POE ?

La POE est un outil auquel nous pouvons avoir recours à plusieurs moments de la vie d’un bâtiment et de ses occupants. La réalisation d’une POE est tout particulièrement indiquée:

Suite à un premier cycle d’occupation (que ce soit dans un bâtiment neuf on non)
Avant et après des travaux de rénovation*,
Après un remaniement de l’espace et/ou des activités*,
A intervalles réguliers (tous les 1 à 5 ans par exemple) en fonction du type de projet et de sa dynamique d’évolution.

*Dans ce cas, la réalisation d’une POE avant et après le changement est spécialement indiquée afin de pouvoir mesurer l’impact de ces transformations indépendamment mais également pour profiter du changement et des travaux pour améliorer la situation générale.

Il faudra dans tous les cas respecter une certaine période d’occupation avant de se lancer dans la réalisation d’une POE. Il ne s’agit donc en aucun cas de se hâter après deux semaines d’occupation pour tirer des conclusions au sujet de la satisfaction des occupants ou la consommation énergétique du bâtiment.

Dans le cadre de la POE, il est souhaitable qu’un « cycle » complet d’occupation soit effectué afin d’évaluer le bâtiment avec un recul suffisant et une vision équilibrée.

Ce que nous entendons par cycle peut varier d’un cas à l’autre.

Généralement il s’agira d’une année ; ceci permet de traverser les 4 saisons, des jours fériés, des jours de semaine, des weekends, l’un ou l’autre évènement ponctuel (fête annuelle, Noël, une vague de froid, une vague de chaleur…).

Dans d’autres cas, ce cycle pourrait-être différent : une chambre d’hôpital ou d’hôtel pourrait faire l’objet d’une POE avec des cycles plus cours (admission, occupation, check-out…) mais répétés à différents moments de l’année ; Il ne faut pas attendre le 40^ième client insatisfait pour entreprendre une évaluation. La réalisation d’une POE après une année reste néanmoins pertinente dans ce cas pour évaluer la qualité d’occupation au fil des saisons.

Inversement, certains bâtiments pourraient également vivre selon des cycles plus longs qu’un an comme certains édifices publics vivant aux rythmes des mandats politiques ou les bâtiments sportifs rythmés par des compétitions qui ont parfois lieu tous les 2 ou 4 ans et pourraient être utilisés différemment chaque année en fonction de l’approche de la compétition. Néanmoins ces cas seront rares et il y aura généralement peu d’intérêt à attendre plus d’une année avant de réaliser l’évaluation.

Notons tout de même que si cette période est nécessaire pour mener à bien la POE, il ne faut en aucun cas attendre un an pour prendre note et réagir aux dysfonctionnements et inconforts qui seraient soulevés indépendamment de la POE.

Posted By : Gregory Leonard 3 Juin, 2019

Retour vers l’accueil [Evaluer]

Retour vers l’accueil

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 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 : Sylvie 11 Avr, 2016

Évaluer l’intérêt du financement par un tiers investisseur [cogen]

Le principe du tiers investisseur

La production simultanée d’électricité et de chaleur, appelée communément « cogénération », nécessite une connaissance approfondie d’un ensemble de disciplines qui n’est pas évident de maîtriser.

Le Tiers Investisseur est un concept et un instrument qui permet la prise en charge de la responsabilité totale de chaque phase d’un projet et qui en finance tous les coûts.

Ce système présente les avantages :

de travailler à « livre ouvert »;
de ne pas demander de participation financière au client;
de permettre au consommateur final un recentrage de son entreprise sur son métier de base;
de faire appel aux compétences externes non liées à un seul fabricant;
d’une intégration optimale des composantes techniques et financières par rapport aux financements classiques.

La formule proposée au client se présente de la façon suivante :

Le tiers investisseur prend à sa charge l’investissement représenté par la cogénération et les risques qui y sont liés, en ce compris le système de récupération de chaleur, le raccordement « combustible » et les éventuels travaux de transformation de la cabine de fourniture d’électricité.

Les installations de production de chaleur en place chez le client ne sont pas démantelées, elles assurent l’appoint nécessaire ou reprennent la production de chaleur en cas d’arrêt de l’installation de cogénération.

Le tiers investisseur se paie sur les économies réalisées, selon diverses formules possibles.

Avec diverses options possibles selon les formules proposées :

Le tiers investisseur prend ou ne prend pas la responsabilité des études et de la réalisation.

Le tiers investisseur est ou n’est pas propriétaire des installations.

Le tiers investisseur prend ou ne prend pas en charge les coûts liés à l’exploitation et à la maintenance.

Le tiers investisseur prend ou ne prend pas en charge les responsabilités liées à l’exploitation et à la maintenance.

Le tiers investisseur peut garantir les économies par rapport au prix du marché pour les productions séparées.

Le tiers investisseur se fournit éventuellement en combustible auprès du client afin de bénéficier des tarifs industriels qui ne lui sont pas directement accordés.

Le consommateur propriétaire des installations

Dans ce type de formule, le consommateur est propriétaire des installations.

Le tiers investisseur, après avoir investi dans les équipements, se paie sur les économies réalisées. Les aspects techniques peuvent dans ce cas être réalisés par le tiers investisseur lui-même ou par un bureau indépendant choisi par le consommateur.

Ce système présente plusieurs avantages :

Il donne accès à un ensemble de subsides. Dans la mesure où le consommateur est propriétaire des installations, il a droit aux subsides de la Région Wallonne.

Le tiers investisseur partage les économies générées et assure un remboursement de manière proportionnelle et conditionnelle.

Le tiers investisseur garantit un seuil et une durée de remboursement.

Une fois les investissements amortis, les économies sont entièrement au bénéfice du consommateur.

Les aspects techniques peuvent être traités par un bureau indépendant, choisi par le consommateur.

Le tiers investisseur propriétaire des installations

Dans ce type de formule, le tiers investisseur, propriétaire des équipements qu’il a étudiés et installés lui-même, vend l’électricité et la chaleur au consommateur.

Un producteur-fournisseur d’électricité comme tiers investisseur

La formule présente les caractéristiques suivantes :

Le fournisseur d’énergie vend de la chaleur au client, le prix étant basé sur une structure tarifaire classique, mais à un tarif réduit.

L’électricité qui est produite par le cogénérateur est la propriété du fournisseur d’énergie. La tarification de l’électricité au client reste identique par rapport à une situation sans cogénération, tant que le client n’est pas libéralisé.

Une société indépendante comme tiers investisseur

La formule présente les caractéristiques suivantes :

Électricité : une partie est produite par l’installation, le solde est acheté au réseau par le tiers investisseur. La totalité est vendue au client avec une remise garantie par rapport au meilleur prix que le client peut obtenir du réseau.

Chaleur : une partie est produite par l’installation, le solde est produit par les chaudières. La totalité est vendue au client avec une remise garantie par rapport au prix de revient de la chaleur produite par les chaudières.

La remise par rapport aux prix du marché est confirmée après l’étude de faisabilité, elle reste fixe pendant toute la durée du contrat.

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

Posted By : Sylvie 11 Avr, 2016

Évaluer le développement de la filière en Wallonie

Bilan 2013 en Région Wallonne

Les installations en 2012 ont permis de produire 2140 MWh d’électricité nette (bilan 2013) pour 496 MW électrique installés. La cogénération apporte ainsi 7,1% de la production électrique de la Wallonie.

Production nette d’électricité répartie par type de centrales en Wallonie en 2013 (sources : Electrabel, SPE, CWaPE, ICEDD).

Pour atteindre cette production, le parc de cogénération se répartit suivant les différentes technologies, turbines et moteurs :

Puissance électrique : 519 MWe

Caractéristiques du parc des centrales de cogénération par type d’installation (source : Bilan Icedd – 2013).

La cogénération peut répondre aux besoins des différents secteurs, la puissance installée est majoritairement retrouvée dans les industries, alors que le secteur tertiaire possède un maximum d’unité. Le secteur tertiaire peut en effet présenter un profil de besoin de chaleur tout à fait adapté pour l’utilisation de la cogénération. L’usage de la cogénération dans le logement, et plus spécifiquement, dans le logement individuel reste marginal.

Répartition de la puissance installée par secteur (source : Bilan Icedd – 2013).

Potentiel économique des cogénérateurs

Une étude a été menée par PWC, l’ICEDD et le Bureau DEPLASSE dans le cadre de la « Directive efficacité énergétique 2012/27 – Art. 14 – Stratégie de réseaux de chaleur et de froid alimentés par des cogénérations et des énergies fatales ».

Sur base de cette étude, le potentiel économique évalué en 2015 pour le développement de la cogénération est le suivant :

La puissance thermique est de 85 MW_th, dont 44% dans le secteur industriel. La production thermique correspondante est estimée à 458 GWh ;
La puissance électrique est de 67 MW_é, avec 50% dans le secteur industriel. La production électrique correspondante est de 361 GWh.

	TERTIAIRE	INDUSTRIE	TOTAL	Part du pot. technique
Nombre total d’établissements	2 636	579	3 215
Nombre avec potentiel économique	210	24	234	9,6%
Part du total	8%	4%	7%
Puissance thermique totale kWth	48 078	37 007	85 086	16,1%
Puissance électrique totale kWe	33 288	33 431	66 719	15,6%
Production chaleur cogénérée MWh	218 541	239 714	458 255	14,4%
Production électrique cog. MWh	150 989	210 797	361 085	13,8%

Camembert puissance électrique totale (kWth)

Camembert chaleur cogénérée MWh Camembert production électrique cog. MWh

Source : Directive efficacité énergétique 2012/27 – Art. 14 – Stratégie de réseaux de chaleur et de froid alimentés par des cogénérations et des énergies fatales (PWC, ICEDD, DEPLASSE).

Les réseaux de chaleur: une solution intéressante

dimensionnée sur les besoins de chaleur et non sur des besoins en électricité. Cette contrainte peut être considérée comme limitative pour les gros consommateurs en électricité.

Dans des installations ayant un grand besoin électrique, une alternative est alors de surdimensionner l’installation pour le besoin électrique pour autant qu’on valorise adéquatement la chaleur excédentaire. Une solution pour valoriser cette chaleur est de la distribuer dans le voisinage, par le biais d’un réseau de chaleur. Le réseau de chaleur et les installations satellites doivent être conçus pour limiter les pertes et donc maintenir un bon rendement global de distribution, régulation et stockage.

Sur base de cette étude, le potentiel wallon de développement des réseaux de chaleur a été évalué. La Région wallonne possèderait 940 secteurs statistiques avec un besoin linéaire supérieur à 2 000 kWh/an.m, représentant un potentiel énergétique de 13 733 GWh. Ce potentiel est logiquement concentré autour des villes les plus importantes (les plus denses).

Dans ces 940 secteurs statistiques, on dénombrerait 399 549 bâtiments résidentiels et 47 286 bâtiments tertiaires. Les bâtiments résidentiels représenteraient dès lors 89% de ce potentiel, contre 11 % pour le secteur tertiaire.

Notons que suite à la rénovation du parc bâti (rénovations et nouvelles constructions), ce potentiel théorique aura tendance à diminuer au fil des ans, étant donné l’augmentation de la performance énergétique du parc.

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

Posted By : Sylvie 4 Avr, 2016

Rentabiliser un projet de cogénération

Le client ne s’intéresse pas nécessairement aux dessous techniques de la cogénération et du pré-dimensionnement. S’il s’y intéresse, les informations sont disponibles et peuvent lui être communiquées. Dans le cas contraire et afin de ne pas le noyer dans des notions techniques qu’il maîtrise parfois mal, il peut être commercialement utile de ne lui parler que de ce qui l’intéresse et qu’il connaît : ses consommations, ses coûts et la sécurité de son approvisionnement énergétique. C’est le rôle de l’agent commercial de déterminer la meilleure approche.

La faisabilité économique d’une installation de cogénération, se détermine par :

La situation de référence

La situation de référence donne les coûts de consommation et de maintenance avant la cogénération.
Ces coûts relatifs à la situation initiale permettent de calculer une rentabilité en les comparant aux prévisions de coûts et de gains liés à la cogénération.

La situation de référence comprend :

une description des installations existantes de chauffage, d’approvisionnement en combustible;
une description des consommateurs de chaleur et d’électricité;
les coûts des approvisionnements en combustible et en électricité;
les coûts d’exploitation en ce compris la maintenance des installations.

L’investissement

Les investissements comprennent : l’étude, l’installation et la mise en service; le cogénérateur et ses équipements annexes, les aménagements, les raccordements hydraulique, électrique et gaz si nécessaire.

Même si l’investissement et la répartition des coûts varient en fonction de la puissance nominale de la cogénération, d’une façon générale, les coûts se répartissent comme représenté dans le graphique suivant :

Répartition des coûts d’investissement.

En pratique, le prescripteur se renseignera auprès des fournisseurs pour obtenir les informations budgétaires dont il a besoin pour évaluer la rentabilité du projet.

Les gains d’exploitation

Outre l’investissement et la maintenance de celui-ci, le calcul de rentabilité d’une installation doit intégrer les postes suivants :

Coûts liés à la cogénération :

les revente au réseau de l’électricité non consommée;
la vente de certificats verts;
le coût de la maintenance de la nouvelle installation.

Coûts liés à l’ancienne installation :

l’économie en combustible par le remplacement de l’ancien système;
l’économie en électricité (part autoconsommée de la production électrique);
l’économie de la maintenance (si l’ancienne installation est retirée).

Afin d’établir cette évaluation, il est donc indispensable de connaître le tarif applicable d’électricité et de combustibles de l’installation.

Sur cette base, il est alors possible d’établir une première image de rentabilité de l’installation.

Évolution de la facture combustible

Puisque le combustible sert à produire de la chaleur et de l’électricité, sa consommation sera plus importante que pour produire uniquement la même quantité de chaleur avec une chaudière classique.

Afin d’évaluer la consommation en combustible de la nouvelle installation, il est essentiel d’en référer au rendement de production de chaleur de l’installation envisagée. Ce rendement est à considérer en fonction du taux de charge attendu de l’installation. Le dimensionnement de l’installation pour un besoin de chaleur donné reste ici essentiel. On ne peut dès lors que souligner l’importance de la bonne connaissance du besoin en chaleur de l’installation.

Le coût de la surconsommation dépend également du prix du combustible.

Évolution de la facture de maintenance

La cogénération est une installation particulière mettant en œuvre des technologies plus spécifiques qui s’écartent de la chaudière traditionnelle.

Il est important d’évaluer dès le départ les coûts associés à la maintenance du matériel et le responsable de cette maintenance.

Les fournisseurs de groupe de cogénération proposent des contrats de maintenance pour leur matériel. Ces contrats peuvent comprendre non seulement la maintenance continue, mais également le dépannage dans un temps minimum.

Le coût de l’entretien du groupe dépend de son temps de fonctionnement. Les fabricants présentent d’ailleurs le coût de leur contrat en « €/h » (ou en €/kWh_é). Il faut donc être attentif à définir correctement les périodes de fonctionnement de l’unité.

Pour les petits moteurs, le coût d’entretien est proportionnellement plus élevé que pour les grosses installations (les prestations sont à peu près semblables quelle que soit la puissance), ce qui les pénalise. Il est cependant possible de diminuer ces coûts en proposant de prendre en charge certaines prestations courantes en interne.

Ces prestations, réalisables en interne moyennant une formation adéquate, consistent en :

un contrôle, vidange de l’huile;
un remplacement des filtres;
une inspection du circuit de refroidissement;
une inspection des batteries;
un remplacement des bougies (moteurs gaz);
un contrôle du système d’allumage et du système de carburation;
une lubrification de l’alternateur;
un contrôle des sécurités.

Le fournisseur ne prend plus en charge que les dépannages et la révision complète du système (moteur et alternateur). Il est important de définir par contrat les modalités de prise en charge interne d’une part de la maintenance, notamment en ce qui concerne les conditions de garantie du cogénérateur.

Le temps de retour sur investissement

Les données définies jusqu’à présent permettent de calculer un temps de retour sur l’investissement, qui est un critère important dans la décision de réalisation ou non du projet.

Le temps de retour sur l’investissement se définit comme le rapport de l’investissement sur le gain d’exploitation annuel. Pour rappel, il s’agit de la durée nécessaire pour rentabiliser l’investissement. Au-delà de cette période, tout le bénéfice généré par l’installation profite directement à l’investisseur.

La valeur actualisée nette VAN

La valeur actualisée nette des gains engendrés lors de l’exploitation de l’unité de cogénération est la différence entre les flux financiers positifs ou gains (c’est-à-dire gains sur la facture d’électricité, vente des certificats verts, …) et les flux financiers négatifs ou dépenses (c’est-à-dire investissement net, frais de combustible, entretiens, …).

Par ailleurs, ces flux financiers « futurs » sont actualisés en euros « actuel ». En effet, il est important de pouvoir comparer des gains « futurs » avec un investissement à réaliser « aujourd’hui ». Il s’agit de l’actualisation.

Par exemple, la valeur actuelle d’un gain de 10 000 € disponible dans 5 ans avec un taux d’actualisation de 4 % est de 8 219 €. Autrement dit, pour obtenir 10 000 € dans 5 ans, il suffit de placer 8 219 € en banque avec un taux d’intérêt de 4 %.

En outre, la valeur actualisée nette tient compte de l’évolution des prix des composants intervenant dans les flux financiers, c’est-à-dire l’inflation sur le prix des entretiens ou l’augmentation du prix des énergies.

La formule donnant la valeur actualisée nette est la suivante :

VAN = – INV + ∑ VA (gains) – ∑ VA (dépenses)

avec VA (gain) = ∑_{t =} _{1 à n}(gain x (1 + j)^t / (1 + i)^t

Où :

VAN = Valeur Actualisée Nette
INV = Investissement initial net
VA = Valeur Actuelle d’une variable (gain ou dépense)
t = année
n = durée de vie économique de l’investissement
i = taux d’actualisation
j = taux d’évolution du prix d’une variable (gain ou dépense)
∑ = sigle de sommation

Le taux de rentabilité interne

Le taux de rentabilité interne (TRI) est le taux d’intérêt fictif pour lequel la valeur actuelle nette serait nulle sur la durée de vie économique (souvent 10-15 ans dans le cas d’une cogénération). Plus le TRI est élevé (par rapport au taux d’intérêt d’un placement bancaire par exemple), plus le projet est rentable.

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

Posted By : Sylvie 1 Avr, 2016

Optimaliser l’étude de faisabilité [cogen]

Lors du dimensionnement final, le bureau d’étude va évaluer les puissances thermique et électrique les mieux adaptées à chaque projet.

C’est ce dimensionnement des puissances thermique et électrique, qui permettra d’échafauder un plan financier et d’évaluer la rentabilité financière du projet.

Voici décrit une méthodologie de dimensionnement qui se base sur les besoins en chaleur et en électricité et sur leur simultanéité pour définir la cogénération adaptée à chaque cas spécifique. Elle décrit pas à pas les étapes que le prescripteur peut suivre pour le dimensionnement complet de la puissance de la cogénération.

L’importance du dimensionnement

Soulignons d’emblée l’importance du dimensionnement. Une mauvaise évaluation à ce stade aura des répercussions économiques d’autant plus grandes que les investissements et les durées de vie des équipements sont relativement importantes et que chaleur et électricité sont simultanément concernées.

Si un sous-dimensionnement n’est préjudiciable « que » dans la mesure où le client ne bénéficiera pas de toutes les économies potentiellement réalisables, un sur-dimensionnement peut s’avérer beaucoup plus pénalisant sur le plan économique : le fonctionnement en charge réduite est un fonctionnement proportionnellement plus coûteux qu’à pleine charge. Par ailleurs, cela augmente le nombre de démarrages-arrêts, préjudiciable pour la durée de vie du moteur.

Notons encore qu’avant d’entamer le calcul de dimensionnement, il importe de rationaliser toute consommation de chaleur et d’électricité par des mesures adéquates : isolation, période d’utilisation… Si cette rationalisation devait intervenir après le projet de cogénération, les consommations de chaleur et d’électricité s’en trouveraient modifiées et par là le dimensionnement de l’installation deviendrait inadéquat.

Dans le même ordre d’idée, les besoins énergétiques évoluent et il s’agit pour le prescripteur d’anticiper ces modifications et d’en tenir compte lors de son évaluation.

Dimensionner revient à calculer la puissance du cogénérateur et ses heures de fonctionnement, pour coller au mieux aux deux contraintes essentielles :

La production de chaleur doit égaler le besoin de chaleur (sauf si l’excédent peut être stocké dans un ballon de chaleur) ;
La production d’électricité doit être valorisable au maximum par le site.

Le dimensionnement optimum cherche à définir les puissances thermique et électrique les mieux adaptées aux caractéristiques du projet. L’optimisation consiste à simuler le fonctionnement « en temps réel » de plusieurs tailles d’unités de cogénération et d’en évaluer la rentabilité. Ensuite, sur base d’une série de critères définis par le décideur, l’expert propose la solution la plus intéressante au cas étudié. En cas de résultats similaires, mieux vaut opter pour la cogénération la plus petite.

Optimisation de la rentabilité de plusieurs unités de cogénération.

Dans le cas de cette maison de repos, la puissance optimale de 150 kW est celle qui maximalise la Valeur Actualisée Nette des gains et qui minimise le temps de retour simple de l’investissement.

Une rapide analyse de la sensibilité de cette rentabilité peut être utile. Les paramètres sont généralement les prix des énergies, le montant d’investissement, les performances de l’équipement et ses rendements.

Un impact important sur la manière de dimensionner une unité de cogénération est la mise sur place du mécanisme de certificats verts. Les modifications de la méthodologie de dimensionnement se situent à trois niveaux :

Valoriser toute la chaleur produite, afin de prétendre au titre de cogénération de qualité. Il est donc indispensable de piloter la cogénération sur base des besoins en chaleur et non plus pour faire de l’effacement de la pointe électrique. L’octroi des certificats verts est en effet proportionnel à la quantité de chaleur effectivement valorisée.
Fonctionner le plus longtemps possible. Alors qu’auparavant les unités de cogénération ne fonctionnaient principalement que durant les heures pleines, période où l’électricité est la plus chère, l’apport financier des certificats verts permet de fonctionner également durant les heures creuses voire de revendre le surplus sur le réseau.
Installer un ballon de stockage permet bien souvent d’accroître la rentabilité suite à la souplesse de fonctionnement qu’il apporte. La cogénération peut fonctionner à pleine puissance (rendements maximums) durant une plus grande partie de l’année. Ce qui permet de recevoir davantage de certificats verts.

Vous l’avez compris, le dimensionnement est le travail de spécialistes. Si l’étude de pertinence s’avère positive, vous pouvez donc faire appel à un bureau d’étude compétent pour cette étude de faisabilité. Pour vous aider à bien formuler votre demande, vous pouvez vous inspirer du document suivant :

Évaluer

Réaliser une étude de faisabilité d’une cogénération dans les règles de l’art (

PDF)

L’étude des besoins énergétiques

Pour effectuer une simulation « en temps réel », et donc avec précisions, il est indispensable de connaître les besoins électriques, mais aussi thermiques durant une année entière (base de calcul pour le dimensionnement de la cogénération). Cependant, ce type d’information est rarement disponible. L’idéal serait donc de mesurer ces besoins sur une année entière, à la précision du quart d’heure (base de la facturation électrique). Une telle campagne de mesures aurait un coût prohibitif. Et allongerait considérablement le temps pour effectuer une telle étude de faisabilité.

C’est pourquoi une méthodologie simple a été mise gracieusement à disposition des bureaux d’études, experts et consultants en matière de cogénération. Il s’agit, à partir d’une courte période de mesures (typiquement deux semaines), d’obtenir un profil thermique et électrique extrapolée sur une année entière. Cette méthodologie est rassemblée dans l’outil de calcul : COGENextrapolation.xls

Les paramètres qui permettent cette extrapolation sont les données de factures mensuelles ainsi que, pour la partie thermique, les degrés-jour de la station météo la plus proche du site.

Étape 1 : les besoins en électricité

Le besoin en électricité, où la consommation électrique est relativement simple à étudier.

Un enregistrement des impulsions provenant du compteur électrique sur une période de deux semaines permet de définir précisément le profil de consommation électrique, quart d’heure par quart d’heure (précision de la facturation électrique). Choisir une période de deux semaines est un bon compromis entre la connaissance de la variation d’une semaine à l’autre des besoins électriques et la durée (et donc le coût) de la campagne de mesure.

Néanmoins, si lors de discussions avec les utilisateurs il s’avère que les consommations varient très fortement d’une semaine ou d’une saison à l’autre, les profils devront alors être mesurés pour les différents cas de figure.

Profil de consommation électrique mesuré sur une journée.

Note : la fréquence de prise de mesure pour définir le profil de consommation est le quart d’heure. Cette fréquence correspond à la fréquence utilisée actuellement par les fournisseurs d’électricité pour établir les factures.

Une autre possibilité est de demander au gestionnaire du réseau si ces données sont disponibles. C’est souvent le cas si les consommations électriques sont télé-relevées. Dans ce cas, vous pouvez obtenir les puissances quart d’heure par quart d’heure sur toute une année, ce qui est naturellement idéal.

Le profil de consommation électrique est étroitement lié à la facture électrique. Celle-ci découle effectivement directement du profil de consommation électrique. La facture étant directement accessible, sa lecture donne plusieurs paramètres clés particulièrement utiles du profil de consommation électrique pour générer l’extrapolation : la puissance maximum appelée, et surtout les consommations en heures pleines et en heures creuses. Les aspects économiques de la facture interviendront quant à eux lors du calcul de rentabilité de l’installation.

Une extrapolation sur toute une année devra être effectuée, par exemple, à l’aide de l’outil COGENextrapolation.xls

Étape 2 : les besoins en chaleur

La première étape est l’identification du type de chaleur et de tous les postes concernés par cette chaleur, que ces postes fassent partie d’un processus industriel ou non. Ensuite, mesurer la consommation de chaleur sur une période de deux semaines, quart d’heure par quart d’heure, est indispensable.

Le placement d’un compteur de chaleur à ultrasons sur le collecteur principal est une possibilité (mesure du débit et du delta T°). Une autre possibilité est l’enregistrement des impulsions des brûleurs en tenant compte de leur puissance et de la consommation totale pendant la période. Ces informations permettront de définir les puissances quart d’heure par quart d’heure, et ainsi définir le profil de consommation de chaleur.

Une extrapolation sur toute une année devra être effectuée, par exemple, à l’aide de l’outil COGENextrapolation.xls

Citons de façon non exhaustive les autres méthodes les plus utilisées pour définir les profils de consommation quotidiens, hebdomadaires et annuels :

la consommation annuelle de combustible de la chaudière combinée aux profils types de consommation pour le consommateur concerné;
des discussions avec l’utilisateur sur ses consommations de chaleur sous forme d’eau chaude;
une mesure :
- des impulsions sur le compteur gaz,
- du débit de mazout,
- des heures de fonctionnement de la chaudière,
- du débit d’eau chaude,
d’expérience acquise par le bureau d’étude et de calculs de comparaison.

Exemple de profil de consommation type
Profil D : Activité continue 7 jours sur 7 (hôpitaux, horeca…)

Profil du besoin net en chaleur d’une année type,
Besoin exprimé mois par mois, en % du besoin annuel.

Dans la majorité des cas, le besoin annuel en chaleur correspond à la consommation annuelle de combustible multipliée par le rendement de production.

Profil du besoin net en chaleur d’une semaine type,
Besoin exprimé jour par jour, en % du besoin hebdomadaire.

Profil du besoin net en chaleur d’une journée type,
Besoin exprimé heure par heure, en % du besoin quotidien.

Au niveau thermique, surtout si un ballon de stockage de chaleur est envisagé, il est possible d’utiliser des profils thermiques types plutôt que de mesurer ce profil. C’est d’autant plus vrai que les besoins thermiques sont de type climatique (production d’eau chaude pour le chauffage), dans le secteur tertiaire.

À l’opposé, dans l’industrie, les consommations estivales peuvent être semblables aux consommations hivernales, selon le type de procédé. Ce point est à analyser par le bureau d’étude. D’autre part, dans l’industrie, les responsables techniques connaissent mieux leurs procédés et leurs profils de consommation, parfois des mesures existent même.

Les chiffres de consommation sont essentiels, car ils servent de base à toute l’évaluation de la rentabilité du projet. L’accord entre le concepteur et le client sur ces résultats doit être très clair !

Calculs

Pour lancer le programme COGENextrapolation.xls

Dimensionnement optimum avec COGENsim 3.12

Les profils thermiques et électriques quart horaire sur une année entière étant déterminé, nous pouvons passer à l’étape suivante : la simulation en temps réel de l’unité de cogénération.

Cette simulation permet de connaître, à tout moment, quelle sera la production thermique et électrique de la cogénération en fonction des besoins et des règles de fonctionnement. En faisant le bilan annuel, il devient facile de calculer avec précisions le bilan énergétique et partant le bilan économique et environnemental.

La puissance de calcul des ordinateurs actuels permet même de lancer des simulations pour plusieurs tailles de cogénération. Et d’être ainsi libre de choisir celle qui convient le mieux au site étudié.

À nouveau, pour « faciliter » le travail des bureaux d’études, experts et consultants en cogénération, la Région de Bruxelles-Capitale à mis à jour le logiciel COGENsim, initialement développé par la Région wallonne. Des ajouts ont par ailleurs été faits, comme la possibilité de simuler le fonctionnement d’une cogénération avec (ou sans) ballon de stockage de chaleur.

Logiciel de simulation COGENsim 2.06.xls.

Cependant, avant d’utiliser ce puissant outil de simulation, il est conseillé de lire attentivement son mode d’emploi.

Calculs

Utiliser le logiciel de simulation COGENsim 3.12

Calculs

Mode d’emploi du logiciel COGENsim 3.12.

Le calcul de la rentabilité

La méthode de dimensionnement intègre déjà un calcul de rentabilité : le logiciel COGENsim 3.12.xls simule plusieurs unités de cogénération et propose celle qui est la plus rentable.

Le calcul de rentabilité implique une estimation fine du gain annuel net, du montant de l’investissement et des paramètres de rentabilité comme le Temps de Retour Simple (TRS), la Valeur Actualisée Nette (VAN) des gains engendrés sur la durée de vie de l’équipement et le Taux de Rentabilité Interne (TRI) du projet.

Calculer le gain annuel net

Le gain annuel net est la différence entre la somme des gains apportés par la cogénération (électricité, chaleur et certificats verts) et des dépenses associées (combustible et entretien).

Gain sur la facture électrique

Le gain sur la facture d’électricité sera égal à la différence entre la facture sans cogénération et la facture qui serait payée pour la consommation électrique résiduelle suite à la production locale d’électricité par cogénération. Par ailleurs, la cogénération optimale produira de temps en temps trop d’électricité par rapport aux besoins. Ce surplus d’électricité sera revendu au réseau, au fournisseur le plus offrant voire au GRD. Généralement, le prix oscille entre 20 à 50 €/MWh pour une cogénération. L’ensemble des deux vous donnera le gain sur la facture électrique.

Il est fort probable que le prix unitaire de l’électricité résiduelle qui restera à acheter à un fournisseur après installation d’une cogénération soit supérieur au prix unitaire actuel. La raison est que les termes fixes de la facturation sont répartis sur une consommation plus faible. Parfois, il sera peut-être nécessaire de renégocier votre contrat de fourniture avec votre (ou d’autres) fournisseur.

Gain sur la chaleur

Toute la chaleur produite par la cogénération, si elle est correctement valorisée, ne devra plus être fournie par la chaufferie existante (ou à construire). Ce qui constitue un gain non négligeable sur facture d’achat en combustible.

Gain sur la vente des certificats verts

Si votre cogénération est de qualité, alors vous recevrez des certificats verts.

Vu la volatilité de la valeur d’un certificat vert et de la méthode de calcul, vous comprendrez aisément qu’une visite sur le site de la CWaPE s’impose.

Le gain apporté par les certificats verts pour les technologies renouvelables, nettement plus important que pour les technologies classiques, est bien nécessaire pour compenser le surcoût à l’investissement voire à l’achat du combustible.

Précisons que ce gain en certificats verts vient s’ajouter au prix de votre électricité (auto-consommée ou revendue).

Dépense pour l’achat de combustible pour la cogénération

Il faudra bien entendu acheter du combustible pour faire tourner la cogénération. Cette dépense, non négligeable, doit intervenir dans le calcul de la rentabilité.

Comme au total vous allez consommer plus de combustible qu’avant (cogénération + complément chaudière), vous pourriez éventuellement négocier un meilleur prix unitaire.

Dépense en entretien de la cogénération

Également, les frais d’entretien doivent être considérés dans les calculs. Ces frais dépendent de la formule choisie et des garanties de performances proposées. Également de quelle est la répartition du travail entre vous et la société de maintenance.

Ces prestations réalisables en interne moyennant une formation adéquate consistent en :

un contrôle du niveau d’huile et la vidange de l’huile;
un remplacement des filtres;
une inspection du circuit de refroidissement;
une inspection des batteries;
un remplacement des bougies (moteurs gaz);
un contrôle du système d’allumage et du système de carburation;
une lubrification de l’alternateur;
un contrôle de sécurité.

Le montant d’investissement

Le montant de l’investissement est toujours déterminant dans le calcul de rentabilité. Il faudra, à ce stade de l’étude, objectiver les coûts :

Du cogénérateur proprement dit;
De génie civil, de raccordement, …

Il sera aussi intéressant de vérifier si vous avez droit à des subsides. Pour plus d’informations sur les primes et subsides, voir le portail de la Région wallonne.

Calculer les paramètres de rentabilité (TRS, VAN et TRI)

Les indicateurs de rentabilité sont très importants pour l’étude de faisabilité. En effet, lorsque ces indicateurs « virent au vert » selon les critères de rentabilité du porteur de projet, l’étude de faisabilité confirme l’intérêt de passer à l’étape suivante : réaliser le projet !

Évaluer

Réaliser une étude de faisabilité d’une cogénération dans les règles de l’art (

PDF).

Le tunning de votre moteur de cogénération

Que ce soit au moment de la conception du projet, mais aussi pour une installation existante, il est possible de « tunner » le fonctionnement de l’unité de cogénération afin d’en retirer le maximum.

Un logiciel comme COGENsim 3.12.xls permet d’affiner le paramétrage de son fonctionnement :

le taux de la charge partielle minimale pour le fonctionnement de la cogénération;
les besoins thermiques en dessous desquels il ne vaut pas la peine de redémarrer la cogénération;
les taux de charge minimum et maximum du ballon de stockage de la chaleur;
la part de la consommation électrique consommée par les auxiliaires;
la plage de fonctionnement (heures, jours, mois);
la possibilité de réinjecter ou non l’électricité excédentaire sur le réseau;
…

D’autres actions sont possibles pour davantage affiner le projet de cogénération, mais cependant non réalisables avec COGENsim 3.12.xls.

le fractionnement de la puissance totale en plusieurs unités de tailles identiques, voire différentes;
l’adaptation de la régulation de la chaufferie (anticipation, …) pour lisser le profil thermique;
l’utilisation d’un groupe de secours pour écrêter le profil électrique résiduel après cogénération;
la gestion du stockage de chaleur pour produire le maximum d’électricité durant les heures pleines;
…

Précisons que ce « tunning » est parfois proposé par les fournisseurs de cogénération voire les fabricants qui connaissent bien leurs équipements et surtout comment en obtenir le meilleur.

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

Posted By : Sylvie 16 Mar, 2016

Étudier la pertinence d’un nouveau projet de cogénération

L’étude de pertinence d’une cogénération

En matière de cogénération, il n’existe pas de règle rapide, univoque et universelle pour son dimensionnement : « inconvénient ou opportunité ? »

Il faut veiller à ce que la cogénération assure la « base » des besoins thermiques d’un bâtiment ou d’une entreprise pour pouvoir la faire fonctionner suffisamment longtemps à pleine puissance. Les « pointes » seront donc assurées par la chaufferie existante (ou à installer) qui ne pourra, que très rarement, être totalement remplacée par la cogénération.

Cet inconvénient se transforme en opportunité dans la mesure où le bureau d’études ou le consultant doit rechercher le dimensionnement « optimum », c’est-à-dire qui procure le maximum de bénéfices (économique, énergétique et environnementaux).

Monotone de chaleur.

Une autre manière d’exprimer le bénéfice énergétique est, de déterminer quel est l’optimum de puissance du cogénérateur qui couvre la surface maximale sous la monotone de chaleur.

Ne soyez donc pas surpris si l’on vous propose plusieurs tailles différentes : à vous de choisir celle qui vous convient le mieux.

Cette étude d’optimisation, encore appelée « étude de faisabilité », réalisée par un expert compétent, est payante et nécessite un peu de patience pour obtenir les résultats, surtout si une campagne de mesures des besoins énergétiques (électricité et chaleur) doit être envisagée. Et il est probable qu’il n’y ait pas de solution « cogénération » suffisamment attrayante dans votre cas.

Une première étude de faisabilité d’un projet peut être directement menée par le demandeur au moyen d’un outil simplifié – l’outil de calcul COGENcalc.xls.

Ce n’est qu’au terme de cette étude de pertinence à réaliser par soi-même, avec l’éventuel concours du Facilitateur en Cogénération, que vous pouvez décider de commander une étude de faisabilité.

Les éventuelles subventions mises à disposition de la Région sont disponibles sur le site de la Région : energie.wallonie.be.

>> Installer une cogénération dans votre établissement (PDF)

Les données nécessaires à une première évaluation avec COGENcalc.xls

Les données nécessaires à une première évaluation de rentabilité d’une installation de cogénération sont essentiellement les données relatives à vos consommations d’électricité et de chaleur :

Pour l’électricité, il vous faudra encoder les données relatives aux factures d’une année complète, soit douze factures.

Pour la chaleur, vous devrez fournir des informations d’une part sur la quantité de combustible que vous consommez sur une année et d’autre part sur l’utilisation faite de cette chaleur.
- Si vous consommez actuellement du gaz, ce sont les douze factures relatives à la même période que les factures électriques que vous aurez à encoder.

- Si vous consommez du mazout, soit vous encodez la quantité totale de mazout consommée sur une année et le montant auquel cela correspond, soit vous introduisez les livraisons de mazout réalisées pendant la même période.

Des informations de base vous seront également demandées par choix multiples sur le type de chaudière dont vous disposez et sur votre cuisine si elle est alimentée au gaz.

Finalement, vous indiquerez par un choix multiple le type d’institution pour lequel vous envisagez une cogénération avec son horaire de fonctionnement, par exemple « établissement de soin, consommation continue de chaleur, 7 jours sur 7 » et le type de moteur choisi, gaz s’il est disponible, mazout dans le cas contraire. Chacun des choix sur le type d’institution avec son horaire de fonctionnement correspond à un profil de consommation de chaleur type.

Les certificats verts sont intégrés dans le logiciel.

Il se peut que les valeurs de référence se modifient : coefficient d’émissions en CO₂ et/ou rendements de l’installation de référence. Vous devrez vérifier auprès de la CWaPE ou vous tenir informé via le site portail énergie de la Région wallonne.

Mode d’emploi de l’outil COGENcalc.xls

Calculs

Pour lancer le programme de calcul COGENcalc.xls

Introduction

Le programme vous permet d’établir rapidement un premier dimensionnement d’une éventuelle cogénération adaptée à vos besoins électriques et thermiques. Il calcule aussi la rentabilité que vous pourrez attendre de cet investissement.

Lors de l’ouverture du fichier, Excel vous demandera si vous souhaitez activer les macros. Vous devez les activer.

De manière générale, les cellules sur fond bleu ou brun (caractères bleus) sont des valeurs à introduire, les cellules sur fond jaune (caractères rouges) sont des valeurs calculées.

Première partie : »Premier dimensionnement de l’unité de cogénération »

Étape 1.1 : Déterminer votre BNeC

Il s’agit de déterminer les besoins nets de chaleur de votre établissement.

Pour cela, il est nécessaire de compléter certaines informations relatives à votre bâtiment et son usage, dans l’ordre de la feuille :

Le type de bâtiment concerné (type d’établissement et taille de l’établissement).
Q : la consommation annuelle en combustible (gaz ou mazout) en kWh PCI.
Q_{non cogen} : la part de combustible qui ne pourrait pas être assurée par la cogénération, c’est-à-dire, la part de combustible, si elle existe, qui n’est pas utilisé pour la production d’eau chaude (chauffage et ECS). Ce sera la part qui ne pourra pas être assurée par la cogénération : Q_{non cogen}.
URE : la réduction de consommation qui pourrait être envisagée par la mise en place d’éventuelles mesures URE. Une économie de 10 % est proposée par défaut dans le cadre de la réalisation d’un audit énergétique.
ΔQ : l’évolution de la consommation dans le futur, réduction ou augmentation (par exemple pour une extension) de la consommation initiale mentionnée.
η_chaufferie : le rendement thermique de l’installation de votre installation de chauffage actuelle, idéalement un rendement mesuré sur une assez longue période, sinon votre meilleure estimation. Attention, le rendement en question n’est pas le rendement ponctuel de la chaudière, mais le rendement global de l’installation sur une période de plusieurs mois.
La cellule jaune vous donne finalement le Besoin Net de Chaleur (BNeC), base du dimensionnement de l’unité de cogénération.

Étape 1.2 : Sélectionner un « profil type » de consommation de chaleur.

Vous indiquerez par un choix multiple le type d’institution pour lequel vous envisagez une cogénération avec son horaire de fonctionnement, par exemple « établissement de soin, consommation continue de chaleur, 7 jours sur 7 ». Chacun des choix sur le type d’institution avec son horaire de fonctionnement correspond à un profil de consommation de chaleur type.

À partir des profils thermiques types de besoins de chaleur, propres à votre établissement, le logiciel calcule directement 3 paramètres utiles pour le dimensionnement :

U_Q : la durée de fonctionnement d’une chaudière bien dimensionnée pour assurer la satisfaction des BNeC.
U_cogen : la durée de fonctionnement de la cogénération pour assurer la satisfaction d’une partie des BNeC.
Part_cogen : qui représente la puissance thermique de la cogénération par rapport à la puissance thermique maximale (de la chaudière bien dimensionnée).

Dans cette étape, il sera également possible de sélectionner la présence d’un ballon de stockage.

Étape 1.3 : Déterminer la puissance thermique de l’unité de cogénération

Sur base de ces 3 paramètres, on obtient directement :

P_Qcogen : la puissance thermique de l’unité de cogénération. Si la puissance thermique calculée est trop faible (< 10 kW) le logiciel mentionnera directement 0.
Q_cogen : la production de chaleur.

Éventuellement, vous pouvez réduire cette puissance d’un certain pourcentage si vous estimez que l’unité est trop grande. Par exemple, si la production électrique est trop importante par rapport à votre consommation et que ne vous désirez ne pas vendre trop au réseau, le facteur de réduction de la puissance thermique peut s’avérer « payant ».

Étape 1.4 : Choisir une unité de cogénération

Dernière étape du dimensionnement, il s’agit de choisir la technologie. En effet, de ce choix, dépendra la puissance électrique de l’unité de cogénération, la puissance thermique étant identique. Typiquement, un moteur à l’huile végétale aura une puissance électrique supérieure à celle d’un moteur gaz. Cette différence étant due aux caractéristiques technologiques différentes entre ces moteurs.
Sur base du choix de la technique, on obtient une évaluation de :

PE_cogen : la puissance électrique de l’unité de cogénération.
η_cogen : le rendement électrique de l’unité choisie.
E_cogen : la production électrique annuelle de l’unité choisie dans la configuration étudiée.

Remarque :
À ce stade, il faut être attentif au fait que ces caractéristiques de moteur sont extrapolées sur base de moteur existant, mais que vous ne rencontrerez sans doute pas sur le marché un moteur ayant exactement ces caractéristiques. Il se pourrait par exemple que le programme vous renseigne un moteur de 67.3 kW_é alors que dans la pratique, vous aurez à choisir entre un moteur de 60 ou de 80 kW_é. Cette remarque vaut aussi pour les autres paramètres (rapport entre le rendement électrique et thermique de votre moteur, frais d’entretien, valeur de l’investissement).

Deuxième partie : « Rentabilité du projet de cogénération »

Cette seconde partie consiste à calculer, à la « grosse louche » la rentabilité du projet de cogénération sur base du premier dimensionnement effectué.

Étape 2.1 : Calculer le gain sur facture électrique

Pour réaliser une première évaluation économique du projet, vous devez introduire :

E_totale : la consommation annuelle totale d’électricité (en reprenant la somme des consommations en heures pleines et en heures creuses),
Coût E_totale : le montant total de la facture annuelle électrique.

Si les données ne sont pas connues, l’outil calculera des valeurs automatiquement.
Sur base de ces premières données, l’outil évaluera :

Prix_{moyen achat} : le prix moyen de votre électricité.
E_auto-cons : la part de l’électricité qui sera autoconsommée dans le projet.
E_revente : la quantité d’électricité qui sera revendue sur le réseau.

Sur base de ces données et du prix de revente, l’outil calcule le gain sur la facture de l’électricité – Gain_élec.

À ce stade vous devez estimer le pourcentage de l’électricité produite qui sera autoconsommée, ce pourcentage dépendra de votre consommation et votre profil d’utilisation. Si vous n’avez aucune idée, vous pouvez mettre une valeur entre 75 et 90 %. Le reste de l’électricité sera alors vendu par le réseau à un fournisseur d’électricité de votre choix, à un prix qui aura convenu avec le fournisseur (actuellement ce prix est d’environ 35 €/MWh).

Un calcul se fait automatiquement pour déterminer le gain sur la facture d’achat d’électricité, le gain sur la vente d’électricité et le gain total sur la facture d’électricité (Gain_élec).

Étape 2.2 : Calculer le gain sur la chaleur

La consommation annuelle en combustible est automatiquement reprise (Q), il suffit d’introduire le montant total de la facture annuelle du combustible et le prix moyen du combustible se calcule en fonction de votre encodage.

Ensuite la consommation évitée de la chaufferie (Cons_chaufferie) et le gain sur la facture chaleur (Gain_chaleur) se calculent.

Étape 2.3 : Calculer le gain par la vente des certificats verts

L’installation de cogénération vous permettra de réduire les émissions polluantes, dont le CO₂, qui est gratifié par le mécanisme des certificats verts, pour autant que vous arriviez à une économie relative de CO₂ supérieur ou égal à 5 %.

À ce stade vous devez sélectionner si le site est connecté au non au gaz naturel, ce qui doit être compatible avec le type de cogénération précédemment sélectionné. Le facteur d’émission de l’installation est automatiquement repris (C_CO₂) et permet le calcul du gain en CO₂ (G_CO2) et en énergie primaire (Gain énergie primaire) Le taux d’octroi est calculé selon la réglementation en vigueur.

Étape 2.4 : Calculer la dépense en combustible

En introduisant le prix moyen du combustible de la cogénération, vous obtenez automatiquement la dépense en combustible pour la cogénération (Dépense_Comb).

Étape 2.5 : Calculer la dépense en entretien

Ce calcul se fait directement en fonction de la technologie utilisée et de la puissance de l’unité de cogénération.

Étape 2.6 : Estimer le montant de l’investissement.

En ajoutant un facteur de sur-investissement d’environ 40 % [10 % pour les frais d’installation, 7 % pour les frais d’études, 10 % pour d’éventuels travaux de génie civil, 5 % pour la connexion sur le réseau électrique et 8 % d’imprévus] vous obtenez l’investissement brut de l’unité de cogénération « tout compris » (Inv_{brut cogen}).

Si vous avez droit à des subsides, vous pouvez introduire ici le pourcentage ou le montant total. Pour plus d’informations sur les primes et subsides, voir le portail énergie de la Région wallonne : energie.wallonie.be.

L’investissement net se calcule automatiquement (Inv_{net cogen}).

Étape 2.7 : Estimer la rentabilité du projet

Le gain annuel net du projet se détermine par la différence entre les gains et les dépenses.

Le temps de retour simple (TRS) se calcule en divisant l’investissement net par le gain annuel net.

Conclusion

Une conclusion s’affiche en fonction du temps de retour simple :

si le TRS est inférieur à 6 ans, la conclusion sera positive,
si il est supérieur à 6 ans, la conclusion sera négative.

Cette information est naturellement tout à fait libre et elle doit être interprétée cas par cas. Dans certains cas un TRS de 10 ans peut être acceptable, dans d’autres cas un TRS de maximum de 3 ans est jugé comme limite.

Remarque :
Le logiciel vous donne des résultats techniques et économiques qui vous permettront d’évaluer, en connaissance de cause, l’opportunité d’installer ou non une unité de cogénération. Cependant, les résultats obtenus ne sont qu’une première approximation. Ils ne donnent qu’une indication quant à la suite ou non du projet, à savoir la commande d’une étude de faisabilité dans les « Règles de l’art » à un bureau d’études compétent, et non la commande de l’équipement !

Limites de COGENcalc.xls

Les hypothèses suivantes s’appliquent à l’outil d’évaluation. Pour un dimensionnement précis, ces hypothèses sont limitatives et, sauf exception, le prescripteur devra affiner cette évaluation, notamment par rapport aux points suivants :

Le profil de consommation de chaleur est à choisir parmi des profils types.

La puissance de la cogénération et le nombre d’heures de fonctionnement sont prédéfinis pour chaque profil type de consommation de chaleur.

Le besoin en chaleur est continu et ne descend en tout cas pas sous la charge minimale du cogénérateur pendant les heures de fonctionnement.

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

Posted By : Sylvie 15 Sep, 2014

Comparer les performances des fluides frigorigènes

Principes

Les différents fluides frigorigènes ne sont pas égaux devant le froid. Certains ont une meilleure efficacité frigorifique que d’autres; c’est pourquoi il est important d’évaluer leurs différences.

Coefficient de performance instantané COP

Cycle frigorifique classique.

L’effet frigorifique ou COP est défini par la relation suivante :

COP = Puissance frigorifique / Puissance électrique absorbée

Où :

Puissance frigorifique : puissance utile à l’évaporateur [kW_f];
Puissance électrique absorbée : puissance électrique par le compresseur [kW_e].

Production frigorifique spécifique

Le type de fluide frigorigène influence le COP. La recherche d’un fluide frigorigène à forte production frigorifique par volume de gaz aspiré au niveau du compresseur est primordiale. Un fluide frigorigène est d’autant plus performant que sa chaleur latente d’ébullition (ou d’évaporation) à l’évaporateur et un faible volume spécifique des vapeurs à l’aspiration.

La production par m³ de fluide aspiré sous forme de gaz au compresseur est donnée par la relation suivante :

Production frigorifique spécifique = Chaleur latente d’ébullition / Volume spécifique des vapeurs à l’aspiration

[kJ/m³]

Où :

La chaleur latente d’ébullition est exprimée en kJ/kg ;
Et le volume spécifique des vapeurs en m³/kg.

Cette production frigorique par m³ de gaz aspiré est donc inversement proportionnelle à la cylindrée des compresseurs et donc de leurs coûts. Il en résulte que les quantités de fluides frigorigènes, pour une même puissance frigorifique, peuvent être plus importantes d’un type à l’autre de fluide.

Comparaison

L’exercice consiste à comparer plusieurs fluides frigorigènes entre eux afin de déterminer leur production frigorifique spécifique et leur COP.

Pour ce faire, on se propose d’étudier, à travers d’un exemple et succinctement, les fluides suivants :

Le R22 ou fluide pur HCFC encore présent dans beaucoup d’installations existantes à faible ODP (ODP = 0,055) mais à GWP important (GWP = 1700) ;

Le R404A ou mélange de HCFC majoritairement utilisé dans les nouvelles installations de froid commercial sans impact sur la couche d’ozone (ODP = 0) mais à GWP important (GWP = 3260) ;

Le R507 ou autre mélange de HFC utilisé régulièrement dans les nouvelles installations.

Hypothèses :

Puissance frigorifique utile nécessaire : P_frigorifique = 100 kW;
Température de condensation = 40°C;
Température d’évaporation ou d’ébullition -10°C;
Sous-refroidissement = 5°C;
Surchauffe = 5°C;
rendement du compresseur η_comp = 0,85;
rendement du moteur électrique η_{moteur_élec} = 0,85;
pas de pertes de charge ni d’échange thermique au niveau des conduites;

Cycle théorique :

R22

En fonction des hypothèses prises, on peut établir le graphique suivant qui permet de déterminer les valeurs :

d’enthalpie au niveau de l’évaporateur : soit Δh_évaporateur = 405 – 244 = 161 kJ/kg;

énergie théorique de compression : soit Δh_compression = 443 – 405 = 38 kJ/kg;

de volume massique à l’aspiration : soit V_{massique_aspiration} = 0,067 m³/kg.

Calculs :

Pour une puissance frigorifique demandée de 100 kW, le débit massique de R22 est de :

débit_massique = P_fr / h_évaporateur [kg/s]

débit_massique = 100 [kJ/kg] / 161 [kW] = 0,62 kg/s ou 2 236 kg/h

Le volume réel à aspirer par le compresseur est de :

Volume_réel = débit_massique * volume_{massique_aspiration}

Volume_réel = 0,62 [kg/s] / 0,067 [m³/kg] = 0,04 m³/s

soit en une heure un volume aspiré au niveau du compresseur de 0,04 x 3 600 = 150 m³/h

Le rendement volumétrique du compresseur est de :

η_Volume = 1 – (0,05 x τ)

Où :

τ = HP / BP (en pression absolue)

η_Volume = 1 – (0,05 x HP / BP)

η_Volume = 1 – (0,05 x 15,3 / 3,55) = 0,78

Le débit théorique nécessaire est de :

Débit_compresseur = Volume_réel / η_Volume

Débit_compresseur = 150 / 0,78

Débit_compresseur = 190 m³/h

La puissance électrique du moteur du compresseur est de :

P_{electr_absorbée} = débit_massique x Δh_compression x (1 / ( η_comp x η_{moteur_elec} x η_Volume))

P_{electr_absorbée} = 0,62 x 38 x (1 / (0,85 x 0,85 x 0,785))

P_{electr_absorbée} = 41 kW

Enfin, la performance énergétique (ou effet frigorifique) de la machine est de :

COP = P_frigorifique / P_{electr_absorbée}

COP = 100 / 41 = 2,4

R404A

Comme pour le R22, avec les mêmes hypothèses, on effectue les calculs amenant à déterminer le COP de l’installation. Le tout est consigné dans le tableau de synthèse ci-dessous.

R507

Comme pour le R22, avec les mêmes hypothèses, on effectue les calculs amenant à déterminer le COP de l’installation. Le tout est consigné dans le tableau de synthèse ci-dessous.

Synthèse

Pour les 3 fluides étudiés ci-dessus, on établit un tableau synthétique qui nous permet une comparaison des principales caractéristiques et performances des fluides réfrigérants :

Caractéristiques et performances des fluides frigorigènes	R22	R404A	R507
Haute pression [bar]	15	18,2	18,8
Basse pression [bar]	3,6	4,3	4,5
Taux de compression (τ = HP / BP)	4,3	4,2	4,2
Rendement volumétrique η_Volume	0,78	0,79	0,79
Température de fin de compression [°C]	70	50	53
Volume spécifique à l’aspiration du compresseur [m³/kg]	0,067	0,048	0,046
Débit massique du fluide réfrigérant [kg/s]	0,62	0,85	0,88
Volume réellement aspiré [m³/s]	0,04	0,04	0,04
Volume théorique [m³/h]	191	185,3	185,5
Puissance électrique [kW]	41	39	50
COP	2,4	2,6	2
Diminution des performances	– 8 %		– 23 %

Conclusion

Les fluides frigorigènes étudiés présentent beaucoup de similitudes. On voit néanmoins que le COP du R404A est meilleur; ce qui signifie que dans des conditions idéales et identiques (en régime permanent et stable par exemple), pour une période de temps identique, la consommation d’une machine :

au R22 est 8 % plus élevée;
au R507 est 23 % plus élevée.

Posted By : olivier 29 Jan, 2014

Comparer le chauffage simple et la climatisation

Il est possible de comparer, pour un bâtiment donné, la consommation et le niveau de confort générés par différents niveaux d’équipements. Nous reprenons ci-dessous un extrait d’un vaste travail de simulation réalisé par l’ISSO aux Pays-Bas (les conditions de climat extérieur sont donc relativement comparables à ceux de nos régions).

Voici les hypothèses de travail :

La simulation porte sur un bureau de 4,1 m de façade sur 5,2 m de profondeur et 2,7 m de hauteur. Les consignes sont de 22°C en hiver et 24°C en été. L’inertie des parois est moyenne (sol en béton, pas de faux plafond, cloisons intérieures légères, soit 59 kg/m²). Les apports internes correspondent à l’éclairage et la présence d’une personne et de son PC par zone de 12 m² (35 W/m²). Le pourcentage de vitrage par rapport à la façade est de 50 %. Les murs extérieurs sont équipés de 8 cm d’isolant. Le bureau simulé est entouré d’autres bureaux dont les consignes sont similaires (pas d’échange avec les bureaux voisins). Des stores extérieurs limitent les apports solaires à 20 % de leur valeur lorsque ceux-ci dépassent 300 W/m². Le taux de renouvellement d’air est de 3/h pour les systèmes 2 et 4, et 4/h pour le système 3. Les pertes de charge du circuit de ventilation sont de 1 600 Pa. Un échangeur de chaleur est placé sur l’air de ventilation et son rendement est estimé à 75 %. Le coût de l’humidification est intégré.

Dans ce cas, en intégrant les rendements de production des équipements, les consommations annuelles sont [en kWh/m²] :

–	–	SUD	EST	OUEST	NORD
1	Radiateurs + ventilation naturelle	Chauffage : 78 Transport : 1 Inconfort : 370 h	Chauffage : 81 Transport : 1 Inconfort : 400 h	Chauffage : 81 Transport : 1 Inconfort : 450 h	Chauffage : 83 Transport : 1 Inconfort : 310 h
2	Radiateurs + ventilation mécanique double flux	Chauffage : 58 Transport : 22 Inconfort : 260 h	Chauffage : 59 Transport : 22 Inconfort : 280 h	Chauffage : 60 Transport : 22 Inconfort : 310 h	Chauffage : 61 Transport : 22 Inconfort : 230 h
3	Radiateurs + ventilation mécanique double flux + rafraîchissement* + free cooling de nuit**	Chauffage : 70 Refroidissement : 7 Transport : 30 Inconfort : 25 h	Chauffage : 72 Refroidissement : 7 Transport : 31 Inconfort : 45 h	Chauffage : 73 Refroidissement : 7 Transport : 31 Inconfort : 60 h	Chauffage : 74 Refroidissement : 7 Transport : 30 Inconfort : 20 h
4	Conditionnement d’air (installation 4 tubes avec éjecto-convecteurs)	Chauffage : 83 Refroidissement : 14 Transport : 29 Inconfort : 0 h	Chauffage : 83 Refroidissement : 13 Transport : 29 Inconfort : 0 h	Chauffage : 83 Refroidissement : 14 Transport : 29 Inconfort : 0 h	Chauffage : 83 Refroidissement : 11 Transport : 29 Inconfort : 0 h

*Par « rafraîchissement » en été, on entend ici une pulsion d’air « rafraîchit » correspondant à 4 renouvellements horaires :

refroidit à une température de 18 [°C], lorsque la température extérieure est < 23 [°C]
refroidit à une température de (T°_ext– 5°), lorsque la température extérieure est > 23 [°C]

**Par « free cooling de nuit », on entend ici une pulsion d’air extérieur de ventilation correspondant à 4 renouvellements horaires, si T°_ext< T°_int et si T°_int> 20 [°C].

La rubrique « transport » représente l’énergie des circulateurs et ventilateurs.

Par « inconfort », on entend le nombre d’heures durant la période de travail où le PMV (Vote Moyen Prédictif) des occupants serait > 0,5. Autrement dit, le nombre d’heures où l’on peut s’attendre à des plaintes du personnel… On considère que si ce nombre d’heures est inférieur à 100 heures par an, il s’agit d’une gêne temporaire tout à fait acceptable. Au-delà de 200 h/an, des mesures de refroidissement sont nécessaires pour garder un climat intérieur correct.

Les kWh de refroidissement sont ceux demandés au compresseur. Ils intègrent donc le COP de la machine frigorifique. Les besoins de froid du bâtiment seraient plus élevés.

Pour transcrire ceci en coût, on peut adopter les hypothèses suivantes

le kWh thermique (chauffage) revient à 6,22 c€, sur base d’un prix du fuel de 0,622 €/litre.
le kWh électrique (froid et transport) revient à 16 c€, puisque l’installation fonctionne en journée, 10 h sur 24, uniquement durant les jours ouvrables (251 jours par an)

Le tableau devient [en €/m² ] :

		SUD	EST	OUEST	NORD
1	Radiateurs + ventilation naturelle	Chauffage : 4,85 Transport : 0,16 Inconfort : 370 h	Chauffage : 5,04 Transport : 0,16 Inconfort : 400 h	Chauffage : 5,04 Transport : 0,16 Inconfort : 450 h	Chauffage : 5,16 Transport : 0,16 Inconfort : 310 h
2	Radiateurs + ventilation mécanique double flux	Chauffage : 3,61 Transport : 3,52 Inconfort : 260 h	Chauffage : 3,67 Transport : 3,52 Inconfort : 280 h	Chauffage : 3,73 Transport : 3,52 Inconfort : 310 h	Chauffage : 3,79 Transport : 3,52 Inconfort : 230 h
3	Radiateurs + ventilation mécanique double flux + rafraîchissement* + free cooling de nuit**	Chauffage : 4,35 Refroidissement : 1,12 Transport : 4,80 Inconfort : 25 h	Chauffage : 4,48 Refroidissement : 1,12 Transport : 4,80 Inconfort : 45 h	Chauffage : 4,54 Refroidissement : 1,12 Transport : 4,80 Inconfort : 60 h	Chauffage : 4,60 Refroidissement : 1,12 Transport : 4,80 Inconfort : 20 h
4	Conditionnement d’air (installation 4 tubes avec éjecto-convecteurs)	Chauffage : 5,16 Refroidissement : 2,24 Transport : 4,64 Inconfort : 0 h	Chauffage : 5,16 Refroidissement : 2,08 Transport : 4,64 Inconfort : 0 h	Chauffage : 5,16 Refroidissement : 2,24 Transport : 4,64 Inconfort : 0 h	Chauffage : 5,16 Refroidissement : 1,76 Transport : 4,64 Inconfort : 0 h

Si les coûts sont à présent globalisés et ramenés à une échelle de 100 pour la situation 1 (radiateurs et ventilation naturelle) :

		SUD	EST	OUEST	NORD
1	Radiateurs + ventilation naturelle	Coût : 100 Inconfort : 370 h/an	Coût : 104 Inconfort : 400 h/an	Coût : 104 Inconfort : 450 h/an	Coût : 105 Inconfort : 310 h/an
2	Radiateurs + ventilation mécanique double flux	Coût : 146 Inconfort : 260 h/an	Coût : 144 Inconfort : 280 h/an	Coût : 145 Inconfort : 310 h/an	Coût : 146 Inconfort : 230 h/an
3	Radiateurs + ventilation mécanique double flux + rafraîchissement* + free cooling de nuit**	Coût : 205 Inconfort : 25 h/an	Coût : 208 Inconfort : 45 h/an	Coût : 209 Inconfort : 60 h/an	Coût : 210 Inconfort : 20 h/an
4	Conditionnement d’air (installation 4 tubes avec éjecto-convecteurs)	Coût : 240 Inconfort : 0 h/an	Coût : 237 Inconfort : 0 h/an	Coût : 240 Inconfort : 0 h/an	Coût : 231 Inconfort : 0 h/an

Analyse des résultats

Dans les hypothèses prises pour la simulation, le coût d’exploitation global généré par le système de conditionnement d’air est évalué à 6,5 €/m²/an. Il est 4 fois plus onéreux que le système par simples radiateurs, mais ce dernier n’est plus acceptable dans un bureau aux standards de construction actuels, si des mesures particulières de limitation des charges ne sont pas prises.

Le coût du transport de l’air de ventilation et de climatisation est également un poste majeur dans le bilan financier. Mais les hypothèses de dimensionnement choisies par l’équipe de recherche sont particulièrement défavorables au transport (taux de renouvellement d’air élevé et pertes de charge du réseau élevées) et favorables au bilan thermique (échangeur de chaleur sur l’air extrait pour préchauffer l’air de ventilation en hiver, et stores pour limiter les apports solaires d’été). Il n’empêche que le coût du transport est un poste à ne pas négliger et que le choix du système de climatisation sera déterminant à ce niveau.

Dans d’autres simulations de cette étude, il apparaît que seuls les bâtiments dont la charge interne est limitée à 20 W/m² (ce qui correspond à une situation d’absence d’équipement bureautique), peuvent encore se passer d’un système de refroidissement. C’est le cas du secteur domestique, mais pas du secteur des bureaux…

Concevoir

Alors … la climatisation des bureaux, un mal nécessaire ?

Posted By : Sylvie 15 Fév, 2012

Évaluer l’association cogen et chaudière condensation

Intérêt énergétique, environnemental et financier

Y a-t-il un intérêt énergétique, environnemental et financier à associer une cogénération avec une chaudière à condensation ?

Dans ce qui suit, on tente d’y répondre par l’exploitation du logiciel d’étude de pertinence de cogénération de la Région Wallonne CogenSim.

Simulation

En partant du principe qu’une cogénération est dimensionnée pour produire la base du profil des besoins de chaleur, le solde étant fourni par une chaudière, plus cette chaudière sera performante, plus importante sera la réduction des consommations énergétiques pour fournir ce solde.

Une manière d’y arriver est de simuler une cogénération associée à une chaudière dont le rendement saisonnier évolue de 80 à 99 %.

Exemple

Les besoins de chaleur et d’électricité d’un bâtiment tertiaire sont représentés par les profils de chaleur suivants. Un exemple de profil de besoins est donné dans CogenSim.On constate que :

la puissance maximale correspondant au dimensionnement est de 1 000 kW, soit 100 % de taux de charge ;
le besoin de chaleur résiduelle en été est de l’ordre de 200 kW. Ce besoin résiduel est de l’ordre de grandeur d’un besoin d’ECS ;
le profil électrique montre que le bâtiment est occupé 7 jours sur 7 avec une réduction d’activité le weekend.

Besoin de chaleur.

Besoin d’électricité.

La monotone de chaleur permet de mieux visualiser la fréquence des puissances de chauffe nécessaires sur une année :

Monotone de chaleur.

Les hypothèses de simulation sont nombreuses. L’objectif dans cet exemple étant de ne pas vous assommer de chiffres, les principales sont reprises ci-dessous :

Vecteur énergétique : gaz.
Type de régulation :
- l’injection d’électricité sur le réseau est autorisée ;
- le rejet de chaleur est interdit.
Les certificats verts sont garantis par la RW au prix de 65 €.
Les prix de l’électricité avant cogénération : 150 €/MWh.
Les prix de l’électricité après cogénération : 157 €/MWh.
La vente d’électricité : 40 €/MWh.
Les prix du combustible avant cogénération : 60 €/MWh.
Les prix du combustible après cogénération : 32.8 €/MWh.
Le taux de charge minimum de la cogénération : on considère en général qu’une cogénération ne peut moduler sa puissance qu’entre 60 et 100 %.
Le taux de charge minimum et maximum : 40 et 60 %.
La capacité du ballon tampon : 10 000 litres.

Simulation

CogenSim a sélectionné une cogénération d’une puissance de 200 kW_électriqueet 297 kW_thermique. Les caractéristiques principales de la machine sont détaillées dans le tableau suivant :

Combustible
Puissance nominale électrique (hors auxiliaires électriques)	200 kW
Puissance appelée par les auxiliaires électriques	4 kW
Puissance nominale thermique	297 kW
Rendement électrique à charge nominale	35 %
Rendement électrique à mi-charge	31 %
Rendement thermique à charge nominale	52 %
Rendement moyen électrique	34 %
Rendement moyen chaleur	52 %
Rendement moyen de fonctionnement	86 %

Pour différentes valeurs de rendement (80, 85, 90 et 100 %), le bilan énergétique donne :

Bilan énergétique
Rendement de la chaudière associée	80 %	85 %	90 %	100 %
Sans cogénération
Énergie électrique consommée	4,956,554	4,956,554	4,956,554	4,956,554	kWh_électrique/an
Besoins thermiques nets	3,521,490	3,521,490	3,521,490	3,521,490	kWh_th/an
Combustible consommé	4,401,862	4,142,929	3,912,766	3,521,842	kWh_combustible/an
Énergie électrique primaire consommée	12,391,385	12,391,385	12,391,385	12,391,385	kWh_combustible/an
Énergie primaire totale sans cogénération	16,793,247	16,534,314	16,304,151	15,913,227	kWh_combustible/an
Avec cogénération
Énergie primaire consommée par la cogénération	3,984,400	3,984,400	3,984,400	3,984,400	kWh_combustible/an
Chaleur utile produite par la cogénération	2,076,437	2,076,437	2,076,437	2,076,437	kWh_th/an
Économie combustible correspondante pour la chaufferie	2,595,546	2,442,867	2,307,152	2,076,644	kWh_combustible/an
Chaleur utile encore à produire par la chaufferie	1,448,450	1,448,450	1,448,450	1,448,450	kWh_th/an
Consommation correspondante par la chaufferie	1,810,562	1,704,059	1,609,389	1,448,595	kWh_combustible/an
Énergie électrique produite par la cogénération	1,358,704	1,358,704	1,358,704	1,358,704	kWh_électrique/an
dont énergie électrique revendue au réseau	110	110	110	110	kWh_électrique/an
dont énergie électrique auto-consommée	1,358,594	1,358,594	1,358,594	1,358,594	kWh_électrique/an
Énergie électrique consommée au niveau du réseau	3,597,960	3,597,960	3,597,960	3,597,960	kWh_combustible/an
Énergie primaire totale avec cogénération	14,789,863	14,683,360	14,588,690	14,427,896	kWh_électrique/an
Taux d’économie de CO₂	12 %	11 %	11 %	9 %

Sur base des résultats obtenus et dans ce cas précis, on peut « tirer » les informations suivantes :

> Le bilan énergétique théorique est favorable à l’association d’une chaudière, quelle qu’elle soit, à une cogénération.

> Lorsqu’on tend vers le rendement d’une chaudière à condensation, les consommations en énergie primaire diminuent. En effet, le besoin thermique résiduel pris en charge par la chaudière génèrera une consommation d’autant plus faible que meilleur sera le rendement de la chaudière.

Quant au bilan économique, il est présenté dans le tableau suivant :

Bilan financier
Sans cogénération
Coûts	80 %	85 %	90 %	100 %
Montant facture électricité	743,483	743,483	743,483	743,483	€/an
Montant facture combustible	264,111	248 575	234, 65	21,310	€/an
Montant facture énergie globale	1,007,594	992,058	978,249	954,730	€/an

Avec cogénération
Coûts
Montant facture électricité	566,678	566,678	566,678	566,678	€/an
Montant facture combustible	347,443	341,068	335,401	325,776	€/an
Montant entretien pour la cogénération	22,328	22,328	22,328	22,328	€/an
Montant facture énergie globale	936,451	930,075	924,408	914,783	€/an
Gain
Rente de l’électricité injectée	4	4	4	4	€/an
Économie annuelle sans C.V.	71,144	77,519	83,186	92,811	€/an
Taux d’économie en CO₂	32 %	32 %	32 %	32 %
Certificats verts	28 306	28 306	28 306	28 306	€/an
Économie annuelle avec C.V.	99,451	105,826	111,493	121,118	€/an
Investissement
Cogénérateur complet (hors installation)	197,181	197,181	197,181	197,181	€
Groupe cogénération & stockage de chaleur	205,772	205,772	205,772	205,772	€
Aide à l’investissement	1 %	1 %	1 %	1 %
Facteur de surinvestissement	50 %	50 %	50 %	50 %
Groupe cogénération NET	305,572	305,572	305,572	305,572	€
Chaudière	33,333	33,333	33,333	50,000	€
Temps de Retour Simple (TRS)	3.4	3.2	3.0	2.9	Années

L’analyse du bilan financier montre que l’augmentation du rendement de la chaudière permet d’améliorer la rentabilité financière de l’ensemble de l’installation.

Remarque
Attention qu’il existe deux taux d’économie en CO₂. On les appellera librement le taux d’économie en CO₂ énergétique et le taux d’économie en CO₂ lié au calcul des certificats verts (production verte d’électricité) :

> Le taux d’économie en CO₂ énergétique (énergie primaire) est exprimé par la formule suivante :

t_{CO2 énergétique} E_ref + Q – F / E_ref + Q %

Où,

E_ref= émissions d’une centrale électrique de référence (kg CO₂/an). Si la centrale de référence est une TGV (turbine gaz vapeur), le rendement de la CWaPE est de 55 %. Par conséquent, E_ref = 456 kg CO2/MWh ;
Q = émissions d’une chaudière de référence (kg CO2/an) ;
F = émissions de la cogénération (kg CO2/an).

> Le taux d’économie en CO2 (calcul CV) est exprimé par la formule suivante :

t_{CO2 énergétique} E_ref + Q – F / E_ref %

Où,

E_ref = émissions d’une centrale électrique de référence (kg CO2/MWh électrique.
Q = émissions d’une chaudière de référence (kg CO2/ MWh électrique).
F = émissions de la cogénération (kg CO2/ MWh électrique).

Posted By : Sylvie 20 Déc, 2011

Évaluer l’efficacité des chaudières en association avec une cogen

Évaluer l’efficacité énergétique primaire de l’association d’un cogénérateur avec une ou plusieurs chaudières

Rappel : intérêt de la cogénération

Au moment d’investir dans une cogénération, l’objectif du gestionnaire de bâtiments était de réduire sa facture énergétique et ses émissions de CO₂ tout en bénéficiant d’incitants financiers sous forme de prime et de certificats verts (CV).

Rappelons que l’intérêt de la cogénération est de couvrir un maximum de besoins de chaleur du bâtiment tout en produisant localement de l’électricité. En général, on s’accorde à dire qu’un seuil de l’ordre de 4 500 heures/an permet d’avoir une certaine rentabilité financière, mais cela dépend fortement du profil du bâtiment analysé. Une cogénération est toujours associée à un système de chauffage. En effet, on rappelle qu’une cogénération est placée au sein d’une installation de chauffage pour produire une base des besoins thermiques d’énergie thermique et électrique, mais pas pour fournir un appoint de puissance. De plus, c’est un équipement qui reste fragile par rapport aux cycles marche/arrêt fréquents. La plupart des chaufferies existantes, où une cogénération a été placée, sont équipées de chaudières d’ancienne génération. Cependant, on commence à rencontrer des chaufferies où le gestionnaire a fait le pas d’associer une cogénération à une, voire plusieurs chaudières à condensation.

Evaluer

Pour en savoir plus sur l’intérêt d’associer une cogénération à une ou plusieurs chaudières à condensation.

Efficacité énergétique primaire

Lorsqu’on parle de l’association d’une cogénération avec un ensemble de chaudières, le rendement saisonnier thermique d’une chaufferie n’a plus beaucoup de sens sachant :

Qu’un cogénérateur produit de la chaleur avec un rendement thermique très mauvais (de l’ordre de 55 %).

Qu’une ou plusieurs chaudières à condensation sont dotées d’un très bon rendement thermique (de l’ordre de 102 à 107 % par exemple).

Qu’une installation de cogénération produit en plus de l’électricité.

En comparant les rendements thermiques et en se focalisant uniquement au niveau de la couverture des besoins de chaleur de la chaufferie, on pourrait conclure qu’on n’a pas du tout intérêt à produire de la chaleur avec un module de cogénération. L’intérêt est naturellement au niveau de l’efficacité énergétique primaire.

Efficacité énergétique primaire.

Pour pouvoir donner une idée de l’efficacité énergétique primaire de l’ensemble de la chaufferie cogénérateur/chaudières, il est nécessaire, vu la production d’électricité par la cogénération) de « ramener » toutes les considérations énergétiques au niveau du bilan en énergie primaire. L’idée est de comparer les consommations primaires de l’ensemble cogénérateur/chaudières par rapport aux consommations de chaleur et d’électricité que l’on aurait eu en considérant :

Que toute la chaleur est produite avec des chaudières du même type que celles qui donnent l’appoint à la cogénération et ce avec un rendement saisonnier similaire.

Que l’électricité est « importée » entièrement du réseau électrique.

Pour réaliser ce comparatif, il est nécessaire d’effectuer des mesures.

Mesures

En principe, lors de l’acquisition d’une installation de cogénération, des compteurs ont dû être placés sur les différents équipements (selon la CWaPE) :

des compteurs de chaleur sur le circuit hydraulique du cogénérateur ;
un compteur électrique sur le réseau électrique du cogénérateur et ce afin de mesurer sa production électrique ;
des compteurs des consommations de combustible sur l’alimentation du cogénérateur et de chaque chaudière d’appoint.

Dans le cas contraire, il n’est pas trop tard pour en placer sachant que la gamme des compteurs de chaleur qui existe sur le marché est large et pour toutes les bourses (150 à 1 800 €).

Mesures

Pour en savoir plus sur la mesure de l’énergie thermique.

Compteurs de chaleur

En additionnant la mesure des compteurs de chaleur des chaudières d’appoint et du cogénérateur on peut reconstituer la consommation qu’auraient les mêmes chaudières d’appoint sans cogénérateur sur base de leur rendement saisonnier calculé comme suit :

η_chaudière = Σ Compteurs chaleur (kWhth) chaudières / Σ Consommation combustible (kWhth) chaudières

La consommation de chaleur qu’auraient produit les chaudières sans cogénérateur serait :

Consommation combustible (kWhth) chaudières sans cogen =
Σ Compteurs chaleur (kWhth) chaudières + Compteur chaleur cogen (kWhth) /
η_chaudière

Compteurs électriques

De la même manière que les compteurs de chaleur, en additionnant la mesure des compteurs électriques du cogénérateur et de l’appoint du réseau, on peut reconstituer la consommation de combustible qu’aurait eu la centrale électrique pour produire l’ensemble de l’électricité sans le cogénérateur.

Consommation combustible (kWhth) centrale électrique sans cogen =
Compteur électrique cogen (kWhélec) + Compteur électrique réseau (kWhélec) /
0.4 (selon la CWAPE )

Calcul de l’efficacité énergétique primaire

L’efficacité énergétique de l’association d’une cogénération et d’une ou de plusieurs chaudières se calcule comme suit :

(Consommation combustible (kWhth) centrale électrique + Σ Consommation combustible (kWhth) chaudières sans cogen) /
(Consommation combustible cogen + Σ Consommation combustible (kWhth) chaudières + Consommation combustible (kWhth) centrale électrique)

Attention que ce calcul donne un ordre de grandeur de l’efficacité énergétique primaire sachant que le rendement calculé sur base de la performance des chaudières d’appoint avec cogénérateur est sous-estimé. En effet, les chaudières d’appoint produisent de la chaleur dans des conditions moins favorables que si elles étaient seules. En présence d’un cogénérateur, il est plus difficile de valoriser les bonnes performances d’une chaudière à condensation par exemple (les températures de retour d’eau risquent d’être plus chaudes).

Comptabilité énergétique

Pour gérer ces calculs et ces mesures, il est impératif de mettre au point une comptabilité énergétique qui permettra pratiquement au jour le jour de voir l’évolution des consommations et, par conséquent, de déceler des anomalies de fonctionnement en chaufferie.

Gérer

Pour en savoir plus sur la comptabilité énergétique.

Déceler les dysfonctionnements de la cogénération et des chaudières

Constat : la cogénération fonctionne très peu d’heures !

Lorsque la cogénération fonctionne un nombre d’heures nettement inférieur à ce que l’étude de faisabilité de cogénération prévoyait, on s’en rend compte souvent trop tard lorsque la période de garantie est terminée. En effet, il faut régulièrement tabler sur un voire un an et demi pour pouvoir établir la rentabilité énergétique, environnementale et financière de l’ensemble de la chaufferie, en ce compris la cogénération. Malgré tout, un diagnostic doit être réalisé. En effet, le problème peut être mineur et facile à résoudre.

Voici quelques pistes de pré-diagnostic avant de faire appel à l’installateur initial ou à un bureau d’étude en audit énergétique.
On pointera principalement :

Les profils des besoins de chaleur et d’électricité sont différents de ceux imaginés lors de l’étude de faisabilité.

La régulation de chaque équipement et de l’ensemble de la cascade des équipements, à savoir :
- l’ordre de priorité de la cogénération par rapport à la ou les chaudières ;
- la régulation individuelle de la cogénération ;
- la régulation individuelle de chaque chaudière.

L’hydraulique de l’installation.

Évolution des profils des besoins

Le temps entre l’étude de faisabilité et la mise en service d’une installation de cogénération peut être important dans certains cas. En effet, pendant cette période, les profils des besoins de chaleur et d’électricité peuvent changer. Le gestionnaire de bâtiments peut très bien mener des actions URE, voire entreprendre des actions importantes :

d’isolation des parois, de la toiture, … ;
de remplacement de vitrage simple par des doubles vitrages à basse émissivité ;
de récupération de chaleur sur la ventilation hygiénique ;
de limitation des consommations d’eau chaude sanitaire ;
de réduction des consommations électriques sur l’éclairage, la bureautique, les moteurs de ventilation, … ;
…

C’est vrai que l’on (doit ?) peut tenir compte des actions URE dans les études de faisabilité ! Mais il reste difficile d’évaluer exactement dans quelle proportion les profils de consommations vont évoluer.

Toujours est-il que c’est une des causes possibles de manque de rentabilité énergétique de la cogénération. En effet, une diminution des besoins de chaleur fera en sorte que la cogénération s’arrêtera plus rapidement avec pour effet retardé de réduire le nombre d’heures de fonctionnement sur une année.

Pour pouvoir objectiver la part de réduction due aux actions URE, il est nécessaire d’avoir mis une comptabilité énergétique performante sur base des relevés des compteurs de chaleur et électriques.

Régulation et commande des équipements

Régulation de l’ensemble

Dans l’association d’une cogénération avec une ou plusieurs chaudières, l’objectif, comme on l’a déjà précisé, est que la cogénération fonctionne un maximum d’heures sur l’année. Elle devrait donc être « en tête » de cascade ! Attention toutefois qu’une cogénération ne peut, en général, moduler qu’entre 60 et 100 % de son taux de charge thermique. En dehors des périodes de fonctionnement de la cogénération dans sa zone de modulation en puissance, il est nécessaire d’assurer les besoins de chaleur par les chaudières.

Suivant le schéma ci-dessus on établit la logique de cascade suivante :

Zone 1
Pour un besoin inférieur à 24 % de la puissance totale, ce sont les autres chaudières qui doivent être en « tête » de cascade. Si la chaufferie est équipée d’une chaudière à condensation, pour autant qu’elle soit dans des bonnes conditions de condensation, c’est elle qui doit assurer le besoin de chaleur. Avec sa capacité à moduler de 10 % à 100 % de son taux de charge, avec un excellent rendement à faible charge, la chaudière à condensation est tout indiquée.

Zone 2
Dans la plage de 24 à 40 % de la puissance totale nécessaire, la cogénération doit fonctionner en permanence. Si ce n’est pas le cas, le premier réflexe est de regarder au niveau de la régulation propre à la cogénération.

Zone 3
Pendant les périodes de grands froids, la cogénération ne sera pas suffisante pour assurer les besoins de chaleur du bâtiment considéré. Il sera nécessaire de lui adjoindre une chaudière afin de lui donner le « coup de pouce sauveur ». Cette opération est délicate en fonction du type de chaudière qui vient faire l’appoint. Un développement trop important de puissance de la part de la chaudière peut faire en sorte que la cogénération s’arrête.

Techniques

Pour plus de renseignements sur la régulation de l’association chaudières classiques/chaudière à condensation/ cogénérateur.

Pour différents besoins de chaleur, on peut évaluer si la cascade est correcte. Naturellement, il est nécessaire de choisir correctement les périodes pendant lesquelles on peut évaluer le fonctionnement de la régulation générale. Pendant ces périodes, sur base de la logique de régulation de cascade et en la croisant avec le taux de charge des différents équipements, on peut évaluer la bonne régulation de l’ensemble :

En mi-saison et en début d’été, le régulateur général doit privilégier la ou les chaudières à condensation. Si le régulateur général affiche la valeur de puissance des chaudières, une bonne régulation donnera un taux de charge (Puissance affichée / Puissance nominale de la ou des chaudières) compris entre 10 et 24 % de la puissance totale.

En hiver, lorsque la température externe n’est pas trop froide, la cogénération doit fonctionner seule. Une régulation correcte donnera un taux de charge (Puissance affichée / Puissance nominale du cogénérateur) compris entre 24 et 40 % de la puissance totale.

En période très froide, le taux de charge du cogénérateur doit être de 100 % pendant de longue période de fonctionnement et le taux de charge d’une voire deux chaudières comprit entre 10 et 100 %.

Régulation interne de la cogénération

La régulation interne de la cogénération est assez complexe en soi. Sans rentrer dans les détails, on donne ici quelques pistes de réflexion. Le nombre d’heures de fonctionnement et le nombre de démarrages de la cogénération associée à un ballon tampon peut être influencé par la régulation :

Selon le rapport entre le besoin instantané de chaleur (en kWth) et la puissance nominale de la cogénération en dessous duquel la cogénération reste à l’arrêt. Pratiquement, cette régulation s’exprime par sa capacité à gérer la modulation de puissance thermique de la cogénération. Une cogénération classique peut en général avoir une modulation de puissance entre 60 et 100 %.

Du taux de charge du ballon associé. En dessous d’une certaine valeur de taux de charge maximum, la cogénération module en puissance. Plus ce taux de charge maximum est élevé, plus la cogénération commence à « pomper » (marche/arrêt important). Ce qui nuit naturellement à longévité du cogénérateur.

Des indicateurs de bon fonctionnement de l’ensemble ballon tampon/cogénérateur sont :

Un écart de température entre le bas et haut du ballon suffisant pour permettre une modulation de puissance de la cogénération (de l’ordre de 20 K), autrement dit, une bonne stratification du ballon.

Pour éviter le pompage de la cogénération :
- un différentiel suffisant entre la température donnée par la sonde du haut du ballon et la valeur de consigne de redémarrage de la cogénération (de l’ordre de 5 K) ;
- un différentiel suffisant entre la température donnée par la sonde du bas du ballon et la valeur d’arrêt de la cogénération (de l’ordre de 5 K) ;

En première approche, on pourrait conseiller aux gestionnaires, lorsque la cogénération fonctionne seule, (période pas trop froide), d’évaluer de manière régulière le temps de fonctionnement de la cogénération et surtout le nombre d’arrêts- redémarrages, de démarrage :

un nombre trop important de démarrages ;
un temps de fonctionnement court ;
une mauvaise stratification dans le ballon ;
…

devront décider les gestionnaires à faire appel soit à l’installateur, à la société de maintenance ou soit à un auditeur.

Régulation individuelle des chaudières d’appoint par rapport à la cogénération

Lorsqu’une ou plusieurs chaudières existantes sont en appoint de la cogénération, les régulations individuelles de chaque chaudière doivent être adaptées par rapport au cogénérateur. Souvent, on observera que lorsque le besoin de chaleur devient supérieur à la puissance thermique des cogénérateurs, on démarre une chaudière d’appoint sans modulation de puissance au niveau du brûleur. Le « boost » de puissance de la chaudière va tout de suite « affoler » la régulation du cogénérateur qui risque de s’arrêter rapidement. Il en résulte un risque non négligeable de « pompage » de la cogénération altérant ainsi :

la rentabilité de la cogénération ;
la durée de vie de la cogénération tout en augmentant le risque de panne.

Immanquablement, la chaudière d’appoint devra démarrer :

pour les anciens modèles en petite flamme ;
pour les modèles récents au minimum de la plage de modulation (à 10 % pour une chaudière à condensation par exemple).

Hydraulique de l’installation

Le regroupement des équipements de production de chaleur en amont du collecteur principal est primordial pour que le fonctionnement conjoint des chaudières et des cogénérateurs permette une optimisation énergétique de l’ensemble.

Une source de perturbation que l’on peut rencontrer sur des installations existantes est le placement d’une cogénération sur un départ/retour existant du collecteur. C’est en général la solution de facilité pour les raisons suivantes :

La modification hydraulique est réduite.

Il n’y a pas d’interruption dans le fonctionnement de l’installation de chauffage. Dans le cas où, par exemple, l’installation de chauffage doit produire en permanence de l’ECS. C’est le cas dans les hôpitaux où l’installation d’ECS n’a pas sa production propre. Ceci dit, il est toujours possible de trouver un compromis.

Les conséquences de cette configuration pourraient être les suivantes :

problème d’équilibrage des circuits;
difficulté de réguler correctement l’association des chaudières avec les cogénérateurs.

Dans ce cas de figure, il y aura lieu de reconsidérer l’hydraulique en faisant appel à un auditeur spécialisé.

Exemple de configuration délicate :

Le schéma ci-dessous montre que l’installation du cogénérateur s’est réalisée à postériori. Probablement parce qu’un départ/retour était disponible en bout de collecteur, le circuit de l’installation de cogénération a été placé à l’opposé de la production de chaleur des chaudières.

Exemple de configuration correcte :

On voit ci-dessous que le cogénérateur et les chaudières sont placés d’un même côté par rapport à la distribution de chaleur.

S’assurer que les retours sont froids

Lorsque la chaudière d’appoint est une chaudière à condensation, en période de grand froid la cogénération fonctionnera en même temps que la chaudière à condensation. L’hydraulique de l’installation a toute son importance dans le sens où le retour d’eau chaude vers la chaufferie doit être :

le plus froid possible pour favoriser la condensation de la chaudière à condensation ;

adapté aux spécifications de température de retour minimale exigées par le constructeur de cogénération.

On se retrouve ici dans le même cas de cohabitation que celui de chaudières classiques avec une chaudière à condensation, avec une différence de taille : c’est la cogénération qui doit fonctionner un maximum d’heure par an et accessoirement la chaudière à condensation qui doit condenser en support de la cogénération en période froide ou en remplacement de la cogénération lorsque celle-ci ne fonctionne pas.

Cependant, énergétiquement parlant, l’idéal est que l’hydraulique soit conçue pour favoriser à tout moment des retours froids quitte à le réchauffer par un by-pass au niveau des chaudières classiques et du cogénérateur. L’inverse ne fonctionne pas !

Ce cas de figure peut arriver lorsqu’une chaudière classique, faisant partie d’un ensemble chaudières classiques/cogénération a été remplacée par une chaudière à condensation sans modification de l’hydraulique. Dans cette configuration, il y a des chances pour que la chaudière à condensation en appoint de la cogénération ne puisse pas condenser.

On pointera principalement :

un collecteur bouclé ;
une bouteille casse-pression pas ou mal régulée;
…

Posted By : Sylvie 2 Mar, 2011

Évaluer l’isolation thermique des planchers

Connaître les valeurs de référence

Une paroi est caractérisée par un coefficient de transmission thermique U. Plus ce coefficient est petit plus la paroi est isolante. La réglementation thermique wallonne impose, pour les parois neuves et assimilées délimitant le volume protégé, une valeur maximale du coefficient de transmission thermique.
Ces valeurs peuvent être vues comme un « garde-fou ». D’autres labels volontaires recommandent d’ailleurs des performances thermiques plus élevées.

Ces valeurs à respecter au minimum dans un nouveau bâtiment peuvent néanmoins servir de base pour évaluer la qualité d’un bâtiment existant.

Plancher accessible par le bas

On peut considérer que l’isolation d’un plancher existant accessible par le bas (l’isolation peut être posée sous celui-ci) est suffisante si R ≥ 1 W/m²K. En effet, en dessous de cette valeur, le temps de retour sur investissement devient assez important. Néanmoins, une rénovation complète ou partielle (finitions, revêtements,… ) sera toujours une bonne occasion de renforcer l’isolation.

Plancher sur sol

Si le plancher est posé sur le sol et que le rapport entre le périmètre exposé et sa surface (P/A) est inférieur à 0.30, l’amélioration de l’isolation n’est généralement pas nécessaire du fait que, la configuration même du plancher limite déjà les pertes thermiques.

Dans certains cas, l’amélioration de l’isolation d’une dalle posée sur sol peut être très coûteuse (démolition des sols existants) et un calcul de rentabilité spécifique au bâtiment est indispensable avant toute prise de décision. Le coût des travaux peut cependant être limité en n’isolant que la périphérie du plancher, soit horizontalement, soit verticalement.

Isolation périphérique horizontale et verticale.

Calculer le niveau d’isolation lorsque la nature et l’épaisseur des matériaux isolants sont connues

Calcul approximatif

L’isolant thermique est la couche du plancher qui influence le plus sa qualité thermique. Le calcul approximatif ci-dessous est suffisamment précis lorsqu’on s’approche de la gamme des valeurs admises.

R = e_i/ λ_i

Avec,

R : résistance thermique de la couche isolante,
λ_i = la conductivité thermique de l’isolant,
e_i = l’épaisseur de l’isolant.

Exemple.

4 cm de mousse de polystyrène extrudé dont λ vaut 0.038 W/mK (suivant Annexe D de l’AGW du 15 mai 2014), entraîne un R approximatif de :

0.04 m / 0.038 W/mK = 1,05 m²K/W

On obtient une valeur acceptable de R ≥ 1 m²K/W dont il est question ci-dessus, avec des épaisseurs :

de 4 cm de mousse de polystyrène extrudé (λ = 0.038 W/mK suivant Annexe D de l’AGW du 15 mai 2014)
de 5 (4.5) cm de mousse de polystyrène expansé (λ = 0.045 W/mK)
de 5 (4.5) cm de mousse de laine minérale (λ = 0.044 W/mK)
de 4 (3.5) cm de mousse de polyuréthane (λ = 0.029 W/mK)
de 6 (5.5) cm de verre cellulaire (λ = 0.050 W/mK)

Calcul plus précis

Si les matériaux constituant le plancher sont connus, il est possible de calculer exactement le coefficient de transmission thermique U ou la résistance thermique R exacte de celui-ci.

Il faudra cependant distinguer 5 cas.

Les planchers situés au-dessus de l’ambiance extérieure
Les planchers situés au-dessus d’un espace adjacent non chauffé (EANC)
Les planchers posés directement sur le sol
Les planchers situés au-dessus d’une cave
Les planchers situés au-dessus d’un vide sanitaire

Le U des planchers situés au-dessus de l’espace extérieur se calcule de manière classique :

Calculs

Pour calculer le coefficient de transmission thermique du plancher au-dessus de l’extérieur.

Pour les autres types de plancher, le U se calcule de la manière similaire. Un facteur de correction de température (≤1) est cependant appliqué à U_eq pour tenir compte de la protection complémentaire amenée par l’EANC , le sol, une cave ou un vide sanitaire. Ce facteur de correction peut toujours être considéré comme égal à 1, si on ne veut pas faire l’effort de le calculer. Ce choix peut être très pénalisant surtout dans les cas thermiquement bien protégé. Le calcul précis nécessite l’analyse thermique détaillée. Il peut se faire à l’aide du logiciel PEB fourni par la Région wallonne.

Repérer les indices d’une isolation thermique insuffisante

Dans l’idéal …

Idéalement, lorsque la nature, l’épaisseur et/ou l’état de la couche isolante ne sont pas connus, il convient d’effectuer un sondage à travers le plancher pour la déterminer.

À défaut, un indice pratique

Avant d’effectuer ce sondage, un indice peut indiquer un manque d’isolation efficace : la faible température de la paroi côté intérieur en période hivernale.
La condensation sur une paroi est signe d’absence ou de faiblesse de l’isolation.

Posted By : Sylvie 29 Juil, 2009

Auditer son bâtiment – Les versions Excel

Remarque : les audits en ligne et les versions Excel correspondantes datent de 2003. Elles sont toujours valables dans le principe de questionnement et dans les propositions d’amélioration énoncées. Toutefois il est possible que certaines valeurs ne soient plus d’actualité.

Les indicateurs généraux (fichier xls)

L’enveloppe (fichier xls)

Le chauffage des bâtiments non climatisés (fichier xls)

Le chauffage des bâtiments climatisés (fichier xls)

L’eau chaude sanitaire (fichier xls)

La ventilation hygiénique (fichier xls)

La climatisation tout air (fichier xls)

L’installation frigorifique de climatisation (fichier xls)

Les unités terminales (fichier xls)

L’éclairage (fichier xls)

Les équipements électriques (fichier xls)

Posted By : 16 Jan, 2008

Identifier les critères du confort visuel en un coup d’œil !

Quelque soit l’usage, le confort visuel se garantit autour de 6 critères :

Exemples en fonction du programme :

Pour les bureaux

Pour les salles de sports

Pour les ateliers

Pour les hôpitaux et les immeubles de soins

Pour les commerces

Pour les espaces extérieurs

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 : 16 Jan, 2008

Évaluer l’installation de froid alimentaire

La qualité de la chaîne du froid

Depuis le stade de la production jusqu’à celui de la consommation, la limitation de la dégradation des denrées alimentaires passe par le maintien de la « chaîne du froid « . Que les denrées arrivent dans les commerces au stade « en l’état » (ne subissent pas de transformation depuis leur culture, leur pêche, …) ou « manufacturées (fromage, yaourt, …), la température de conservation, l’humidité sont des données essentielles pour ralentir leur dégradation. En effet, il faut garantir aux consommateurs une qualité des denrées au niveau hygiénique, nutritionnel et organoleptique.

Deux techniques de conservation prédominent, à savoir :

la réfrigération ou froid positif (> 0 °C, 4 à 8 °C, >8 °C);
la congélation ou froid négatif (-24 °C,-18 °C, -12 °C).

Les équipements frigorifiques doivent donc assurer l’hygiène dès l’arrivée des denrées dans les magasins de distribution et durant tout leur cycle de vie depuis les zones de stockage jusqu’à leur distribution.

Températures à garantir
Chambre froide fruits et légumes	4 à 6 °C
Chambre froide viande	2 à 4 °C
Chambre froide poisson	2 à 4 °C
Chambre froide pâtisserie	2 à 4 °C
Chambre froide de jour	2 à 4 °C
Congélateur	– 12 à – 24 °C
Local de stockage des déchets	10 °C
Cave à vin conditionnée	10 à 12 °C/HR 75 %
Local de tranchage	10 °C

Réglementation

Deux réglementations européennes décrivent principalement les dispositions à prendre pour les conservations des denrées alimentaires classiques (CE 852/2004) et d’origine animale (CE 853/2004) (PDF).

Deux Arrêtés royaux (AR 57470 paru au moniteur belge du 22.12.2005 et AR 57449 paru au moniteur belge du 22.12.2005) traduisent respectivement les réglementations européennes en droit belge.

Recommandation

Les réglementations en matière d’hygiène alimentaire ne précisent que très peu les températures de conservation à respecter durant toute la chaîne alimentaire froide. Aussi, la plupart se réfèrent au code de bonne pratique HACCP (Hazard Analysis Critical Control Point).

Les Guides HACCP pour les PME et les artisans représentent une source importante d’informations concernant les températures réglementées en fonction du type de denrée.

Comment évaluer sa situation ?

L’évaluation de la qualité de la chaîne de froid passe principalement par le respect et le contrôle :

des températures de conservation et des fluctuations autour de la valeur moyenne de ces températures;
des durées de conservation;
de la qualité des emballages;
…

Du point de vue énergétique, la mesure des températures de conservation est essentielle.

Évaluer

Pour en savoir plus sur l’évaluation de la qualité de la chaîne du froid alimentaire

Le confort thermique et acoustique

Le confort thermique

Le confort thermique du corps humain est complexe car différents paramètres l’influencent; à savoir principalement :

la température de l’air;
la température de rayonnement du milieu qui l’entoure;
l’humidité de l’air;
la vitesse de l’air;
son métabolisme et le type de vêtements qui le recouvre.

Dans les commerces, la présence du froid alimentaire complexifie la perception du confort thermique puisque les travailleurs peuvent se retrouver confrontés à des températures variables dans des laps de temps assez courts comme passer d’une température de -18 °C dans les chambres froides à 18 °C dans les réserves et vice versa.

Effet du froid sur le corps humain ?

Le corps humain est prévu pour fonctionner à une température constante de 37 °C. Quand il est soumis à des températures externes basses, des mécanismes complexes internes adaptent le métabolisme afin de rétablir l’équilibre thermique. Le froid, dans des conditions extrêmes de température peut devenir vite dangereux pour la santé.

Quels risques pour la santé ?

L’exposition à des basses températures se rencontre fréquemment dans la chaîne de froid alimentaire que ce soit au niveau du personnel ou des clients. Les principaux effets sur la santé d’une exposition directe et prolongée au froid sont :

l’hypothermie;
l’engelure;
un risque accru de troubles musculosquelettiques (TMS) en cas d’exposition prolongée.

Dans les commerces, ce dernier risque est le plus représentatif des problèmes liés au travail dans le froid. Une exposition prolongée des extrémités du corps (mains principalement) au froid entraîne une perte de dextérité liant les basses températures aux risques d’accident du travail.

Quels facteurs de risque ?

Les facteurs de risque sont de différents types :

climatiques ou ambiants tels que la température, l’humidité et la vitesse de l’air. En dessous de 15 °C l’inconfort est présent, sous les 5 °C, il y a un risque pour la santé, au-dessus d’une vitesse de déplacement de l’air de 0,2 m/s, la sensation d’inconfort s’accroît, …

liés au poste de travail ou à la tâche à exécuter. Le type d’habillement, la pénibilité du travail (transpiration ou pas), … prennent toute leur importance par rapport au risque d’inconfort et d’accidents liés au froid;

individuels tels que le type d’alimentation, l’état de fatigue, le sexe, …

Comment évaluer sa situation ?

L’évaluation du confort passe par l’élaboration d’une méthode de quantification de l’équilibre thermique du corps humain en fonction des contraintes externes et de l’habillement. L’indice d’isolation vestimentaire IREQ (Required Clothing Insulation Index) permet de choisir des vêtements adaptés au froid en assurant au corps un bon équilibre thermique. Il est admis que cet indice doit être utilisé lorsque la température est inférieure à 10 °C. Un IREQ couramment rencontré est 2,6.

L’évaluation de la « température cutanée du dos de la main » permet d’établir un seuil en dessous duquel la dextérité des mains se réduit; c’est le cas en dessous de 24 °C. Dès cet instant, il est nécessaire d’adapter son temps de travail et exposé et de choisir un type de gant adapté à la tâche.

Une tenue vestimentaire composée :

de sous-vêtements;
d’un caleçon long;
d’un pantalon;
d’une veste isolante;
d’un surpantalon ;
de chaussettes ;
de chaussures;
d’un bonnet;
de gants;

permet d’atteindre un IREQ de l’ordre de 2,6.

Attention que la couche la plus proche de la peau doit être isolante et perméable à la transpiration de manière à éloigner l’humidité de la peau afin de la maintenir sèche.

Recommandations, normes et règlementations

La norme EN 511 définit les exigences et les méthodes d’essai des gants de protection contre le froid, d’origine climatique ou artificielle, transmis par convection ou par conduction jusqu’à – 50 °C;

Le prEN 342 spécifie les exigences et les méthodes d’essais de performance des vêtements de protection contre le froid à des températures inférieures à – 5 °C.

L’inconfort des bouches de pulsion d’air

Lorsque l’air pulsé entre dans la zone d’occupation du local, il se réchauffe au contact de l’air ambiant. Si la différence de température entre cet air et l’air ambiant dépasse encore 1 °C en pulsion froide on risque de ressentir une sensation de « masse d’air » lorsque l’on se déplace dans le local.

La zone d’occupation est souvent représentée par la surface du local de laquelle on a soustrait une bande de 50 cm le long des murs intérieurs et de 1 m le long des murs extérieurs, ce sur une hauteur de 1,8 m. Dans cette zone, à 1.8 m du sol, la vitesse de l’air ne devrait pas dépasser 0,2 m/s et le long des murs 0,4 m/s.

Dans l’évaluation du confort, on veillera ce que l’effet COANDA (effet plafond) ne soit pas perturbé par des obstacles au plafond (retombée, poutre, luminaires, …)

Locaux requérant une attention particulière

> Les chambres froides

Il n’y pas vraiment de confort dans ces locaux sachant que les températures sont basses, les mouvements d’air important, … Heureusement pour le travailleur, il n’y passe que très peu de temps. De plus, il est nécessaire qu’il s’habille en conséquence pour limiter les risques liés au froid intense.

> Les zones climatisées

La liaison froide est en général recommandée par HACCP (Hazard Analysis Critical Control Point) lorsque l’activité dans les commerces nécessite de transformer les denrées alimentaires; c’est le cas par exemple des boucheries, des traiteurs, … Ces zones sont occupées par du personnel qui doit travailler dans une ambiance où la température ne peut pas dépasser 12 °C. Comme on peut s’y attendre, l’inconfort est un souci majeur.

> Les allées froides des meubles frigorifiques ouverts

L’ouverture permanente des meubles frigorifiques dans les « allées froides » perturbe le confort du personnel et des clients d’autant plus que dans un souci d’une part de vente et d’autre part d’efficacité énergétique, les meubles frigorifiques verticaux sont en vis-à-vis et, par conséquent augmentent l’inconfort au point de devoir chauffer la partie centrale des allées. Dans la pratique, les températures au centre des « allées froides peuvent descendre à 16 °C.

Évaluer

Pour en savoir plus sur l’évaluation du confort thermique.

Le confort acoustique

Un faible niveau sonore améliore la qualité de l’ambiance de travail et réduit la fatigue.

Outre le confort thermique, certaines ambiances des locaux liés au froid alimentaire sont souvent inconfortables. On se référera, par exemple, aux ateliers de boucherie où les ventilateurs des évaporateurs peuvent être, si on n’y prend pas garde, de véritables sources de nuisance sonore. Idem dans les surfaces de vente, les meubles frigorifiques ouverts ont des rideaux d’air qui peuvent, faute d’entretien, devenir bruyants perturbant le confort sonore des clients.

Attention qu’il faut bien distinguer les zones de présence permanence (par exemple les ateliers, les espaces de vente, … ) des zones où la présence des travailleurs est momentanée (chambre froide de stockage par exemple).

Valeurs recommandées

Quel confort acoustique est à atteindre dans les locaux, quel niveau de bruit maximum est acceptable ?

Dans les commerces, une valeur souvent rencontrée est de l’ordre de 35-45 dB.

Comment évaluer sa situation ?

Avant de l’évaluer, il est primordial de déterminer les sources en différenciant les bruits aériens (transmission des vibrations par l’air) des solidiens (transmission des vibrations, des impacts par la masse du bâtiment par exemple).

On veille aussi à prendre soin de l’isolation des bâtiments par rapport aux bruits extérieurs (notamment, les fenêtres sont un point faible dans la façade). Une fois la source sonore nuisible isolée, on peut évaluer sa valeur par l’utilisation d’un sonomètre.

L’efficacité énergétique des meubles frigorifiques, des chambres froides, …

Les meubles frigorifiques ouverts et fermé

Les efficacités thermique et énergétique des meubles frigorifiques ouverts ou fermés sont intimement liées. Dans les deux cas, il est nécessaire de maintenir à température les denrées tout en optimisant les consommations énergétiques.

Dans les commerces où le froid alimentaire est très présent, les consommations qui lui sont liées (y compris la production frigorifique) représentent en direct de l’ordre de 30 à 55 % du total des consommations électriques.

Attention qu’à l’heure actuelle des consommations parallèles (ou indirectes) peuvent être générées par le refroidissement excessif des ambiances des magasins (quantité de linéaire ouvert très importante) en augmentant les consommations HVAC (Heating Ventilation Air Conditioning). C’est le cas notamment pour assurer le confort comme le réchauffement des « allées froides ».

La principale consommation énergétique :

des meubles frigorifiques fermés provient de l’échange d’air entre l’ambiance de la zone de vente et l’intérieur du meuble lors de l’ouverture des portes;

celle des meubles frigorifiques ouverts est issue de l’échange d’air entre l’ambiance de la zone de vente et l’intérieur du meuble à travers le rideau d’air ou l’interface entre les deux ambiances climatiques.

Certifications et normes

La performance énergétique des meubles frigorifiques peut être déterminée dans le cadre d’une certification EUROVENT. La plupart des grandes marques adhèrent à cette certification qui permet de comparer des pommes avec des pommes au niveau des consommations énergétiques des équipements.

Des tests sont réalisés en laboratoire dans des classes de fonctionnement tendant à se rapprocher le plus possible de la réalité du terrain. Les fourchettes de consommation moyenne totale TEC/TDA des meubles certifiés par EUROVENT sont :

pour la réfrigération (froid positif) comprise entre 5 et 15 kWh/m².jour* selon l’application;
pour la congélation (froid négatif) comprise entre 20 et 35 kWh/m².jour* selon l’application.

* : consommation électrique totale du meuble par m² de surface totale d’exposition et par jour.

Attention que ces valeurs ne sont pas des critères d’efficacité énergétique, mais simplement des mesures de consommations énergétiques selon un même protocole de mesures.

Apports thermiques

Les apports thermiques des meubles ouverts et fermés influencent leur bilan énergétique. Ils proviennent des apports internes et externes :

les apports internes sont principalement dus à l’éclairage, la chaleur des ventilateurs en convection forcée, les cycles de dégivrage, …;
les apports externes eux proviennent de l’ambiance de la zone de vente par induction et rayonnement au niveau de l’ouverture, par pénétration au niveau des parois, …

Bilans thermique et énergétique

> Les meubles ouverts

Le bilan thermique des meubles permet de dégager les consommations énergétiques de la production frigorifique (consommations électriques des compresseurs principalement). En effet, le bilan thermique des apports tant internes qu’externes détermine la puissance frigorifique de l’évaporateur des meubles qui, elle, conditionne au cours du temps le bilan énergétique de la machine frigorifique :

pour les applications de froid positif, on retiendra que l’évaporateur doit fournir les 2/3 de son énergie frigorifique pour combattre principalement l’induction au travers de l’ouverture du meuble.

Pour les applications de froid négatif, la plupart des consommations énergétiques proviennent surtout des apports externes (induction, rayonnement et pénétration) mais aussi du dégivrage. Il faudra donc en tenir compte dans une démarche énergétique URE (Utilisation Rationnelle de l’Énergie).

Exemple d’apports énergétiques d’un meuble ouvert vertical positif d’apports énergétiques d’un meuble ouvert horizontal négatif.

> Les meubles fermés

Le même exercice pour les meubles fermés :

en journée, l’évaporateur doit fournir une énergie frigorifique pour combattre principalement l’induction au travers de l’ouverture des portes du meuble. Cette induction représente 25 % des apports internes et externes tandis que les dégivrages nécessaires par résistances électriques représentent, quant à eux, 25 % des apports;

en dehors des périodes d’occupation, la moitié des apports proviennent de la pénétration au travers des vitres.

Exemple d’apports énergétiques de jour d’un meuble fermé vertical négatif et d’apports énergétiques de nuit d’un meuble fermé vertical négatif.

Dans certains cas, la consommation moyenne des meubles fermés peut être de l’ordre de 50 % du même modèle de meuble ouvert.

Puissances frigorifiques spécifiques et températures

La classification des meubles frigorifiques s’articule principalement sur des valeurs de puissance frigorifique par mètre linéaire [W/ml] :

pour les meubles ouverts :
- pour les applications de froid positif, les puissances spécifiques oscillent en général entre 0,2 kW/ml (vitrine service par le personnel en convection naturelle) et 1,3 kW/ml (meuble vertical self service à convection forcée);

- pour les applications de froid négatif, les puissances spécifiques, quant à elle, varient entre 0,4 et 2,1 kW/ml (respectivement pour les gondoles horizontales self-service en convection forcée et les meubles verticaux à convection forcée).

Pour les meubles frigorifiques fermés, les valeurs de puissance frigorifique par mètre linéaire sont de l’ordre de 0,8 à 0,9 [kW/ml]. On rencontre la plupart des meubles fermés dans les applications à froid négatif. Imaginez ce que serait la consommation des meubles à froid positif fermés.

Influence sur le bilan frigorifique du rideau d’air, du givrage, …

> Les rideaux d’air

Rideau d’air d’un meuble vertical ouvert positif.

Rideau d’air d’un meuble horizontal ouvert négatif.

Le point faible des meubles frigorifiques ouverts est naturellement la difficulté de maintenir une température interne basse au sein du meuble par rapport à une ambiance des zones de vente de l’ordre de 20 °C, soit un écart de température pouvant aller jusqu’à 50 °C, voire plus dans certaines conditions. Le rideau d’air vient au secours de ce type de meubles.

Pour évaluer l’efficacité d’un rideau d’air, on définit en général le taux d’induction X par le rapport de la masse d’air ambiant mélangée à celle du rideau d’air du meuble par unité de temps.

Le taux d’induction optimal est :

de l’ordre de 0,05 à 0,06 pour les meubles horizontaux;
de l’ordre de 0,1 à 0,2 pour les verticaux.

Le mélange de l’air ambiant et de l’air du rideau et de l’air interne au meuble entraîne deux phénomènes :

le refroidissement et la déshumidification de l’air ambiant externe au meuble (zones de vente);

le réchauffement et l’humidification à la reprise du rideau d’air. Ce deuxième phénomène est la cause principale de la consommation énergétique de l’évaporateur et, par conséquent de la production de froid (énergie nécessaire au refroidissement et au dégivrage).

Intuitivement, les déperditions par induction seront plus grandes pour les meubles frigorifiques verticaux de par un taux d’induction plus important.

> Le givrage

Formation de givre.

La formation de givre entraîne une réduction de la puissance frigorifique P₀ suite à :

une réduction du débit d’air passant au travers de l’évaporateur;
et par conséquent une augmentation des pertes de charge dans le circuit de refroidissement;
une augmentation de la résistance thermique de la surface de refroidissement;
une chute de la température du fluide frigorigène.

Aussi, il découle de la réduction de débit que l’efficacité du rideau d’air sera moindre en favorisant l’augmentation des apports par induction, le passage accru de l’humidité de l’air ambiant et l’augmentation de la température de l’intérieur du meuble, …

Un dégivrage est donc nécessaire : pour les applications négatives, il faut tenir compte dans le bilan énergétique de la consommation de la résistance électrique de dégivrage.

Rappelons que de l’ordre de 23 % de l’énergie nécessaire à l’évaporateur pour combattre les apports sont dus au dégivrage lorsque l’on effectue 2 dégivrages de 30 minutes par jour.

> L’éclairage

Le placement d’éclairage directement dans l’enceinte du meuble augmente la consommation d’énergie à l’évaporateur de l’ordre de 10 %.

> Les protections de nuit

Les rideaux de nuit sont primordiaux dans la lutte contre les apports thermiques des meubles ouverts.

Sur une journée, avec des périodes d’inoccupation de 12 à 14 heures, on peut réduire de l’ordre de :

8 à 45 % les consommations des meubles horizontaux suivant le type de protection (simple rideau à couvercle isolé par exemple);
12 à 30 % les consommations des meubles verticaux.

> Les cordons chauffants

La chaleur générée par les cordons chauffants représente un apport de l’ordre de 1 %.

Évaluer	Pour en savoir plus sur l’évaluation de la performance énergétique des meubles ouverts.
Évaluer	Pour en savoir plus sur l’évaluation de la performance énergétique des meubles fermés.

Les chambres froides

Analyse quantitative

Elle est purement indicative et n’est valable que si elle est complétée par l’analyse qualitative et comparée à une valeur de référence (de l’ordre de 200 Wh/m² de surface de vente pour la conservation par exemple). Bien que parfois difficile, l’évaluation de sa propre consommation peut se faire en mesurant les consommations électriques sur plusieurs jours au niveau de l’alimentation électrique :

du compresseur;
des ventilateurs de l’évaporateur et du condenseur;
des éclairages;
des cordons chauffants;
…

Analyse qualitative

La consommation (en général électrique) du poste froid dépend essentiellement du rendement de la production frigorifique, de la quantité de froid nécessaire pour refroidir les denrées et de la perte de froid. En décortiquant différents indices d’anomalie de consommation consignés dans une grille d’évaluation, on peut réaliser une analyse qualitative. Les indices sont entre autres : le type de refroidissement du compresseur, le transfert de froid dans la chambre froide, les fuites d’énergie par déperdition, …

L’efficacité énergétique et environnementale de la distribution du froid et de la production frigorifique

La distribution du froid

Circuit simple à détente directe.

Centrale à détente directe.

Centrale avec circuit caloporteur bi-tube (eau glycolée par exemple).

Centrale avec circuit caloporteur mono-tube (eau glycolée par exemple).

Détentes directe et indirecte : principe

Les diverses réglementations et normes accentuent la pression afin de diminuer l’utilisation massive des fluides frigorigènes ayant un impact sur l’effet de serre et la couche d’ozone (comme le R22 par exemple).

La solution qui vient directement à l’esprit est la détente directe (c’est le fluide frigorigène qui produit directement le froid avec un seul circuit) avec groupe frigorifique incorporé au meuble. Cette solution est intéressante pour les commerces de détail avec toutefois un bémol quant au niveau de la performance énergétique de l’installation (la température de condensation est en permanence élevée de part la température élevée régnant généralement dans les magasins).

Dans les moyennes et grandes surfaces, la détente directe est toujours envisageable, mais avec une production frigorifique centralisée à l’extérieur des zones de vente. Des quantités plus importantes de fluide frigorigène sont mises en jeu; ce qui grève l’efficacité environnementale de l’installation (on parle régulièrement de 600 kg de fluide frigorigène pour un supermarché par exemple). Pour cette raison, des solutions ont été développées pour réduire la quantité de fluides dans les circuits frigorifiques. Par exemple, l’utilisation de circuits primaires de fluides frigorifiques classiques en production centralisée et des circuits secondaires à fluide frigoporteur en distribution « utiles » (boucle secondaire d’eau glycolée par exemple) sont des solutions actuellement proposées aux responsables des grandes surfaces.

Réglementations et normes

En matière de sécurité, la norme NBN EN 378-1 traitant des « Systèmes de réfrigération et pompes à chaleur – Exigences de sécurité et d’environnement – Partie 1 : Exigences de base, définitions, classification et critères de choix » est une norme utilisée plutôt pour la conception, la fabrication, l’installation, le fonctionnement et la maintenance des installations frigorifiques. Cependant, elle nous donne aussi une idée précise dans l’évaluation des risques liés à l’utilisation de ces fluides.

Détente directe pour groupe incorporé

Les groupes incorporés dans les meubles frigorifiques ont des faibles charges de fluide frigorigène; ce qui limite l’impact de ce type de distribution sur l’environnement. Par contre, au niveau de l’efficacité énergétique, la détente directe de « proximité » est réservée au faible puissance frigorifique. Indirectement, de par un risque d’investissement trop conséquent par rapport à la puissance mise en jeu, les auxiliaires de régulation sont souvent peu performants et, par conséquent réduise l’efficacité énergétique de l’ensemble.

Détente directe pour production centralisée

Dans ce cas, le groupe frigorifique ne se trouve pas nécessairement à proximité des applications (meubles, chambre froide, …). La quantité de fluide frigorigène augmente donc et influence défavorablement l’impact sur l’environnement. En 2004, on comptait encore de l’ordre de 10 à 22 % de taux d’émission de fluide frigorigène dans l’atmosphère. Au niveau énergétique, il est nécessaire :

de limiter les pertes de charge tant dans les conduites d’aspiration que liquides (entre le condenseur et le détendeur);
d’isoler les conduites d’aspiration afin de faciliter le travail du compresseur;
d’isoler les conduites liquides afin d’éviter le risque de « flash gaz » et d’augmenter la puissance frigorifique de l’évaporateur.

Circuit frigoporteur

Les circuits frigoporteurs ne sont pas encore très courants dans le froid alimentaire au niveau de la distribution. Cependant, l’impact sur l’environnement et la sécurité des usagers pourraient voir apparaître des solutions comme les boucles frigoporteurs. Ce type de circuit secondaire permet de limiter les quantités de fluide frigorigène pour les grandes installations.

Actuellement, on trouve des installations dont le fluide frigoporteur est de l’eau glycolée, du CO₂, ….

Évaluer

Pour en savoir plus sur l’efficacité de la distribution de froid.

La production de froid

L’efficacité de la production frigorifique

De l’analyse du fonctionnement thermodynamique de la machine frigorifique, on déduit son efficacité énergétique instantanée ou COP_froid. C’est le rapport entre la quantité de chaleur absorbée par l’évaporateur et la quantité d’énergie électrique totale absorbée par l’installation, soit principalement le compresseur, mais également les équipements annexes (ventilateurs, pompes de circulation d’eau, … ). On trouve dans les catalogues des valeurs de COP_froid de l’ordre de 2,5 à 5. Plusieurs méthodes d’évaluation de la performance énergétique d’un groupe de froid sont disponibles dont la lecture des puissances sur la plaque signalétique et la mesure des différences de température aux échangeurs.

Le bilan énergétique annuel

Si l’estimation ponctuelle du COP_froid de la machine frigorifique n’est déjà pas simple, réaliser le bilan énergétique annuel de l’appareil est vraiment complexe et long.

Pour déterminer la consommation d’énergie d’une installation, il est nécessaire d’intégrer tout au long de l’année les puissances absorbées à chaque régime de marche de tous les éléments consommant de l’énergie. Pour cela, il faut déterminer la variation des besoins de froid et le nombre d’heures correspondant à chacun de ses besoins; ceux-ci seront spécifiques à chaque installation. Le calcul est donc complexe …

En pratique, c’est un compteur électrique qui pourra totaliser les consommations, et l’historique du régulateur numérique qui pourra établir le fonctionnement sur une saison.

Le diagnostic d’une installation existante

Les signes de dysfonctionnement d’une installation frigorifique tels que les augmentations du temps de fonctionnement ou de démarrage du compresseur, le givrage de l’évaporateur, … entraînent des surconsommations. Les moyens de les mettre en évidence sont la mesure des puissances électriques et à l’évaporateur (calcul du COP) ou la mesure des temps de fonctionnement, du nombre de démarrages, … et d’effectuer la comparaison avec les valeurs nominales fournies par le constructeur.

La rentabilité énergétique des interventions de maintenance

Certaines sources (SECA) montrent que des économies peuvent être générées en nettoyant les ailettes des condenseurs à air (10 à 30 %) ou l’intérieur des échangeurs fluide frigorigène/eau côté eau (15 à 25 %). À l’inverse, le manque d’entretien peut entrainer des surconsommations de l’installation.

L’analyse de la puissance frigorifique installée

Une installation surdimensionnée génère des pertes de fonctionnement supplémentaires… Il est donc conseillé de « coller le plus possible aux besoins frigorifiques des applications :

Les applications de réfrigération comme les meubles, les vitrines … ont des puissances installées comprises entre 200 et 1 300 W/ml* suivant le type d’application. Le relevé du nombre de mètres linéaires installés dans le magasin permet d’approcher la valeur de puissance que devrait renseigner la plaque signalétique du ou des compresseurs alimentant ces meubles;

Les applications de congélation comme les meubles, les gondoles, … ont des puissances installées comprises entre 400 et 2 100 W/ml suivant le type d’application. De nouveau, le relevé du nombre de mètres linéaires installés dans le magasin permet d’approcher la valeur de puissance que devrait renseigner la plaque signalétique du ou des compresseurs alimentant ces meubles et gondoles;

Les chambres froides, quant à elles ont des puissances installées comprises entre 60 et 90 W/m³ suivant le type d’application (réfrigération, congélation). Le relevé du nombre de m³ des chambres froides considérées dans les réserves du magasin permet d’approcher la valeur de puissance que devrait renseigner la plaque signalétique du ou des compresseurs alimentant ces chambres.

* : W/ml ou des watts par mètre linéaire de meuble frigorifique.

L’intérêt d’une récupération de chaleur au condenseur

La récupération de chaleur sur le condenseur ne fonctionne que si les besoins de chaud et de froid sont nécessaires simultanément. Cela peut être le cas des magasins d’alimentation. Cependant, il faut s’assurer que les besoins de chaleur sont à basse température comme par exemple le préchauffage de l’eau chaude sanitaire, le chauffage au sol, … Dans le cas contraire (régime de température de 90-70 °C ou même 70-50 °C), on en arrive à des paradoxes où l’on se chauffe à l’électricité en direct avec une « usine à gaz » (c’est le cas de le dire).

Les fluides frigorigènes : impact environnemental et énergétique

Le fluide frigorigène utilisé à un impact :

Concevoir

Pour en savoir plus sur le choix d’un fluide frigorigène.

Outre le bon choix de fluide, il faudra veiller aux contrôles d’étanchéité tels qu’imposés par la réglementation.

Mesures

Pour en savoir plus sur comment mesurer les fuites de fluides frigorigènes.

Posted By : Didier 27 Déc, 2007

Évaluer les besoins du froid

Les quatre impératifs en présence

Le froid alimentaire au niveau des commerces, qu’ils soient de détail ou de moyenne/grande surface, occupe une place prépondérante dans notre société actuelle. Notre souci permanent d’amélioration de la qualité des denrées alimentaires passe impérativement et principalement par le respect des températures de conservation des aliments pendant depuis leur production jusque dans l’assiette du consommateur.

La distribution fait naturellement partie de la chaîne de froid depuis l’approvisionnement par camions frigorifiques jusqu’au « caddie » ou le sac « récupérable » (nous insistons) du ou de la consommatrice.

À ce niveau de la chaîne alimentaire, le souci d’éviter de « casser » la chaîne du froid est un défi difficile à maîtriser d’autant plus qu’il faut concilier les impératifs de vente qui ont tendance pour la plupart à ouvrir les espaces de réfrigération (4 à 6°C) et de congélation (-18°C par exemple) à l’ambiance de vente (18, …, 20, …24 °C) et le respect des règles de conservation des denrées.

A cela vient s’ajouter le problème très présent du confort du personnel dans les ambiances froides des réserves et des ateliers et du confort du personnel et des clients dans les espaces de vente.

Et « last but not least », n’oublions pas ce pour quoi Énergie+ doit exister, à savoir l‘énergie. Cette énergie qui, à première vue est en contradiction totale avec les trois autres impératifs sous nos latitudes tempérées.

Nous avons donc affaire à un « quadrinôme » d’impératifs indissociables et cohabitant difficilement ensemble.

La qualité du froid alimentaire

La certitude que la vente de denrées au niveau des commerces ne représente pas risque pour la santé des consommateurs est sans conteste l’élément le plus important à respecter.

La partie visible de l’iceberg est naturellement les surfaces de vente où les marchandises sont exposées dans des comptoirs frigorifiques. À l’écart des regards des clients, la chaîne de froid est bien présente que ce soit :

avant le stockage dans les chambres frigorifiques;
pendant le stockage;
après le stockage.

Avant le stockage

Photo camion et caisses de salades.

Les transferts entre le camion frigorifique et la chambre froide influencent naturellement la pérennité des denrées alimentaires à cause du contact possible avec les ambiances internes et externes au magasin (climat, gaz d’échappement en ville, déchet de toutes sortes à proximité, …). En général, les principaux facteurs qui peuvent influencer les denrées sur le plan thermique sont :

le temps de transfert;
la différence de température entre les denrées et l’air extérieur;
leur masse;
leur type de conditionnement (emballée ou pas, type d’emballage, …);
leur teneur en eau;
…

Pratiquement, les commerçants se contentent simplement d’effectuer un transfert le plus rapide possible du camion vers les chambres de conservation. Sachant qu’à l’heure actuelle, la plupart des denrées sont conditionnées dans des emballages dès la production, une ambiance extérieure « hostile » (déchet à proximité, gaz d’échappement, …) influence moins la pérennité des denrées. Néanmoins, les commerçants devront toujours éviter que les flux « propres et sales » ne se croisent dans les réserves.

L’évaluation de la qualité du transfert relève d’une procédure interne à mettre en place en s’inspirant par exemple de l’HACCP (Hazard Analysis Critical Control Point = Analyse des dangers et points critiques pour leur maîtrise).

Pendant le stockage

Photo GTC (Gestion Technique Centralisée)

Mis à part le contrôle du temps de stockage, le respect des températures de conservation constitue le principal gage de qualité dans la chaîne du froid. Cette température est monitorée en permanence à l’aide d’un enregistreur dédicacé à la chambre froide ou d’une GTC (Gestion Technique Centralisée) qui regroupe tous les enregistrements de température des installations plus complexes de froid alimentaire.

La conservation des denrées en phase de stockage dépend essentiellement du contrôle :

des ouvertures de portes;
du dégivrage des évaporateurs.

Influence des ouvertures et fermetures des portes

Le contrôle d’accès aux chambres froides des réserves est primordial pour pouvoir maintenir les températures de conservation et éviter la prise en glace trop rapide des évaporateurs. A l’heure actuelle, l’isolation des chambres froides est relativement bonne et la principale source d’échange thermique avec l’ambiance extérieure est liée :

au temps pendant lequel la porte reste ouverte;
à l’étanchéité de la porte.

L’impact de l’ouverture de porte ou du manque d’étanchéité du joint de porte est double dans le sens où la température et l’humidité au sein de la chambre augmentent, ce qui, d’une part risque de réduire la qualité de conservation en température et, d’autre part de solliciter les évaporateurs par rapport aux opérations de dégivrage.

Influence du dégivrage des évaporateurs

L’air ambiant humide provenant des zones de réserves va naturellement se condenser en grande partie sur les ailettes des évaporateurs des chambres froides. Si aucun dispositif de régulation ou de dégivrage n’est présent, on dit que l’évaporateur « prend en glace ». Il s’ensuit une perte d’efficacité de l’évaporateur qui en l’occurrence ne peut plus assurer le maintien à température des denrées alimentaires.

Transfert après stockage

photo rayon froid supermarché

Le temps de transfert des chambres de stockage vers les rayons ou les ateliers de transformation, tout comme le trajet entre le camion frigorifique et les chambres de stockage, doit rester le plus court possible sachant que les chariots de transfert sont rarement équipés d’un groupe frigorifique embarqué afin de maintenir la température.

La vente

Un des critères de vente des denrées alimentaires est que le client puisse « toucher », « soupeser », …, « sentir » très facilement les produits. Au niveau des denrées réfrigérées (produits laitiers, fruit, légumes, …) et surgelées (frites, soupe, crèmes glacées, …), l’approche « marketing » est complexe. Tant au niveau du froid positif que négatif, l’impact sur la qualité du froid et les consommations énergétiques est énorme sachant que l’on doit garder en permanence une température de l’ordre :

de 0-4 voire 8 °C (pour le froid positif);
et -18 °C voire moins (pour le froid négatif);

dans les meubles frigorifiques ouverts (conditions de fonctionnement extrêmes) dans une ambiance de vente de 20-24 °C avec comme « isolation » entre les deux un rideau d’air plus ou moins efficace.

« Le client est roi », c’est bien connu. Mais à quel prix !

Le confort du personnel et des clients

Non seulement l’ouverture permanente des meubles frigorifiques réchauffe les denrées alimentaires au risque de « casser la chaîne du froid » mais l’ambiance de vente se refroidit en réduisant le confort. La tentation est forte de pallier à l’inconfort des clients par le chauffage permanent des allées froides :

Il y a donc « destruction » de l’énergie !

La sonnette d’alarme doit être tirée à ce niveau, car on voit de plus en plus « fleurir » des systèmes de chauffage des allées froides afin de réduire l’inconfort.

Périodes chaudes

En période chaude, la sensibilité au confort de la clientèle est aiguisée par les paramètres suivants :

l’écart des températures est important entre d’une part l’extérieur et l’intérieur du magasin et d’autre part entre les zones de vente classique et celles où se trouvent les rayons de froid alimentaire (devant les meubles frigorifiques), le pire étant les allées froides (allées en deux rangées de meubles frigorifiques linéaires);

le faible habillement des clients.

Ces deux paramètres combinés entraînent nécessairement un inconfort pouvant friser, dans certains cas, le choc thermique.

Périodes froides

Lors des périodes froides, l’inconfort est moins grand. La raison en est simple, les clients s’habillent en conséquence (pull, manteau, …) tout en considérant aussi que le corps s’habitue à la longue aux températures plus basses régnant à l’extérieur et, par conséquent, le « désensibilisant » partiellement lorsque le client passe à proximité des meubles frigorifiques ouverts.

L’énergie

« Le client est roi », c’est bien connu. Mais à quel prix ! Non seulement l’ouverture permanente des meubles frigorifiques réchauffe les denrées alimentaires au risque de « casser la chaîne du froid » mais aussi l’ambiance de vente se refroidit au point de se retrouver dans la situation où l’on doit réchauffer l’air devant les comptoirs afin de réduire l’inconfort qui y règne. À l »inverse, l’ambiance tempérée du magasin augmente les apports externes aux enceintes frigorifiques.

Le respect de la chaîne du froid dans les commerces au sens large du terme (commerces de détail et moyennes/grandes surfaces) est un sujet où les ingénieurs et techniciens de tous bords s’arrachent les cheveux. En effet, comment concilier des points de vue qui, à première vue, sont antinomiques ?
à savoir :

le besoin de garantir des basses températures les plus constantes possible dans le temps aux denrées tout au long de la chaîne alimentaire;

la nécessité de vendre le plus possible et donc de favoriser un maximum le contact visuel et tactile des denrées par le client en imposant de laisser une interface ouverte entre les deux ambiances.

Cette approche purement « marketing » a des répercussions énormes non seulement sur la qualité du froid à assurer, mais aussi sur les consommations énergétiques des comptoirs de vente réfrigérés.

Sans grande observation scientifique, on se rend tout de suite compte que les échanges thermiques ou plus généralement enthalpiques (influence de la température et de l’humidité de l’air), entre les deux ambiances, c’est-à-dire entre les meubles frigorifiques et l’ambiance de vente, sont importants. Au travers du rideau d’air des meubles frigorifiques :

l’air de la surface de vente à température ambiante (24°C par exemple) et à taux d’humidité de l’ordre de 50 % réchauffe et humidifie l’intérieur des meubles frigorifiques;

à l’inverse, l’air froid du meuble (4°C par exemple) refroidit et déshumidifie l’ambiance de vente

A l’heure actuelle, des réglementations et des méthodes d’analyse de risques élaborées telles que le HACCP (Hazard Analysis Critical Control Point) permettent de garantir, ou du moins de tendre vers le respect de la qualité du froid alimentaire. La garantie de protection de la santé publique tout en assurant la vente des denrées a imposé le développement de techniques de réfrigération sophistiquées au niveau :

des rideaux d’air des meubles frigorifiques ouverts;
du dégivrage des évaporateurs.

Entendons-nous bien, ce n’est pas la mission d’Énergie+ que de mettre en cause les techniques mises en œuvre ni d’évaluer si ces techniques de vente sont ou ne sont pas pertinentes. Par contre, c’est de notre compétence d’analyser, de constater, de critiquer positivement, d’établir des bilans, … afin de concilier le respect de la qualité du froid avec le confort humain pour une consommation énergétique optimisée.

Posted By : 11 Déc, 2007

Évaluer le confort thermique des ambiances froides

Effet du froid sur le corps humain

Travailler dans des températures froides comme en boucherie peut être dangereux pour la santé pouvant même, à l’extrême, entraîner la mort (au risque de faire sourire certain, rester bloqué dans une chambre de congélation pendant un temps prolongé peut être fatal). Le corps doit absolument maintenir sa température corporelle à 37 °C pour préserver la santé des personnes et aussi fournir l’énergie nécessaire aux activités physiques. Le métabolisme sert au corps humain à s’adapter aux conditions difficiles de travail dans des ambiances froides.

Afin de maintenir son équilibre thermique en zone froide, le corps dispose de mécanismes de régulation :

Un mécanisme très complexe de régulation physiologique qui a pour but d’adapter le métabolisme et l’échange de chaleur au niveau de la peau et des poumons en fonction des conditions intra et extracorporelles. Pour demeurer actif dans une zone froide, le corps compense la perte constante de chaleur par la production équivalente de chaleur en « brûlant » le glycogène qui est notre carburant vital. Les frissons, par exemple, augmentent la production de chaleur de notre corps de l’ordre de 500 %. À ce niveau de consommation, notre corps s’épuise en quelques heures; raison pour laquelle le risque de s’endormir dans des ambiances froides est non négligeable.

Des mécanismes comportementaux qui permettent à l’humain d’améliorer sa tolérance au froid. Il peut très bien adapter son alimentation, son hydratation, sa tenue vestimentaire, ses attitudes posturales et physiques.

Quels risques pour la santé ?

L’exposition aux basses températures se rencontre fréquemment dans la chaîne de froid alimentaire que ce soit au niveau du personnel que des clients. Les principaux effets sur la santé d’une exposition directe et prolongée au froid sont :

l’hypothermie;
l’engelure;
un risque accru de troubles musculosquelettiques (TMS) en cas d’exposition prolongée;

Il faut être particulièrement vigilant dès que la température ambiante devient inférieure à 5 °C; ce qui se rencontre assez régulièrement dans les commerces (boucherie, poissonnerie, …)

Hypothermie

L’hypothermie est une des principales causes de mortalité liée à l’exposition directe au froid. Dans les commerces, ce risque est uniquement présent dans les chambres froides à 4 °C et – 18 °C. Pour cette raison, les portes des chambres froides sont toujours équipées de moyens d’ouverture des portes de l’intérieur.

Le tableau suivant montre les différents stades de l’hypothermie :

Manifestation clinique de l’hypothermie
Niveau	Température corporelle	Symptômes
Léger	35 – 32 °C	Confusion minime. Frissons. Perte de la coordination motrice. Augmentation de la fréquence cardiaque et pression artérielle. Vasoconstriction périphérique.
Modéré	< 32,2 – 28 °C	Coma vigile. Rigidité musculaire. Disparition des frissons. Hypoventilation. …
Sévère	< 28 °C	Coma aréactif. Rigidité. Apnée. Disparition des pouls. Fibrillation ventriculaire. …

Engelure

C’est le premier degré de la gelure. Dans les zones froides des commerces, c’est surtout les extrémités et surtout les mains qui sont les plus exposées au froid lors des manutentions des denrées alimentaires congelées par exemple.

Douleurs

La sensation de froid suivie de douleurs dans les parties exposées du corps est l’un des signes de gelures ou d’une hypothermie légère.

Acrosyndrome et syndrome de Raynaud

Le syndrome de Raynaud est le résultat d’une diminution du diamètre des artérioles des mains et des orteils lors d’une exposition prolongée au froid. La diminution du diamètre entraîne une réduction de l’irrigation sanguine dans les extrémités et se traduit par l’apparition d’une pâleur de deux à trois doigts de chaque main.

Troubles musculosquelettiques

Des études ont mis en évidence une relation entre des troubles musculosquelettiques et les situations de travail dans le froid associées à des facteurs tels que :

des mouvements répétitifs;
des amplitudes articulaires importantes;
des postures extrêmes;
des vibrations;
du temps de repos insuffisant;
du stress;
…

Quels facteurs de risque ?

Les risques dépendent de différents facteurs :

climatiques ou ambiants tels que la température, l’humidité et la vitesse de l’air;
liés au poste de travail ou à la tâche à exécuter;
individuels.

Facteurs climatiques ou ambiants : la température

La température et l’humidité de l’air sont deux des 6 paramètres qui influencent la sensation de confort thermique. On retrouve en effet :

Le métabolisme, qui est la production de chaleur interne au corps humain permettant de maintenir celui-ci autour de 36,7 °C. Un métabolisme de travail correspondant à une activité particulière s’ajoute au métabolisme de base du corps au repos.
L’habillement, qui représente une résistance thermique aux échanges de chaleur entre la surface de la peau et l’environnement.
La température ambiante de l’air Ta.
La température moyenne des parois Tp.
L’humidité relative de l’air (HR), qui est le rapport exprimé en pourcentage entre la quantité d’eau contenue dans l’air à la température Ta et la quantité maximale d’eau contenue à la même température.
La vitesse de l’air, qui influence les échanges de chaleur par convection.

En général le couple température-humidité est indissociable dans des conditions climatiques normales sous nos latitudes.

Le problème des températures au niveau de la chaîne de froid alimentaire est conditionné par le respect des températures de conservation tout au long de la chaîne. Nécessairement, ces températures sont basses et n’entrent pas dans les températures de confort pour le corps humain.

À partir de températures inférieures à :

15 °C, notamment pour les postes statiques ou de pénibilité légère, l’inconfort a des fortes chances de se ressentir mais varie selon les individus;

5 °C et en particulier à des températures négatives, le risque pour la santé est immédiat comme dans le cas de travail dans les chambres froides de stockage positives ou négatives.

Clairement, les ambiances froides dans lesquelles évoluent les travailleurs sont inconfortables; elles sont dues principalement aux basses températures et à l’humidité.

Par rapport à la plage de confort hygrothermique habituellement présentée (extrait de l’article de R. Fauconnier L’action de l’humidité de l’air sur la santé dans les bâtiments tertiaires paru dans le numéro 10/1992 de la revue Chauffage Ventilation Conditionnement), on voit tout de suite qu’au niveau de nombreux postes de travail l’inconfort est souvent présent :

dans les allées froides, les températures peuvent descendre sous les 16 °C, ce qui signifie qu’en été, par exemple, le choc thermique peut être important vu que les clients passent rapidement d’une ambiance chaude (rayon « no food »), voire surchauffée (boulangerie), à une ambiance réfrigérée;
dans les zones climatisées basses (12 °C) et en chambre froide (0 °C, 4 °C et -18 °C).

Zone à éviter vis-à-vis des problèmes de sécheresse.
et 3 : Zones à éviter vis-à-vis des développements de bactéries et de microchampignons.
Zone à éviter vis-à-vis des développements d’acariens.
Polygone de confort hygrothermique.

Le schéma suivant représente des polygones de fonctionnement classiques des meubles frigorifiques dans les zones de vente. Le polygone « rose » représente l’ambiance de la zone (température, hygrométrie) dans laquelle le meuble frigorifique fonctionne correctement. C’est aussi en grande partie la zone de confort des usagers. On voit tout de suite que l’inconfort se situe à l’extrême gauche du polygone de confort. En pratique, dans les allées froides, cette limite est souvent atteinte.

La zone hachurée correspond à la zone de confort.

Facteurs climatiques ou ambiants : l’humidité

L’humidité relative influence le confort du corps humain dans le sens où la perte de chaleur du corps humain augmente dans des conditions humides. Cependant, le taux d’humidité présent aux températures basses de la chaîne de froid dépend de plus en plus :

de l’échange hygrothermique qui s’opère avec l’ambiance extérieure;
de l’occupation (respiration des personnes dans l’ambiance froide).

En effet, à part les fruits et les légumes, les denrées alimentaires sont souvent conditionnées dans des emballages qui réduisent ou évitent leur échange hygrométrique avec l’ambiance froide. De plus, l’humidité résiduelle présente dans l’ambiance froide va en grande partie se condenser et geler sur les ailettes de l’évaporateur qui agissent comme déshumidificateur. Il en résulte que l’humidité absolue dans les ambiances froides reste sensiblement basse. Toutefois, même dans une ambiance relativement froide avec une humidité absolue faible, l’inconfort peut aussi être présent pour des humidités relatives élevées.

Accumulation de l’humidité ambiance sur les ailettes de l’évaporateur (« prise en glace »).

Facteurs climatiques ou ambiants : la vitesse

La vitesse de l’air est un facteur qui renforce la sensation d’inconfort. On parle souvent d’une vitesse de l’ordre de 0.2 m/s maximum pour ne pas augmenter l’inconfort dans les zones à basse température.

Grille des températures ressenties en fonction de la vitesse du vent et niveau de danger d’une exposition au froid
Indice de refroidissement éolien
Vitesse de l’air [m/s]	La température réellement mesurée correspond à une vitesse de vent nulle [°C]
0	5	0	-5	-10	-15	-20	-25	-30
1,4	4	-2	-7	-13	-19	-24	-30	-36
2,8	3	-3	-9	-15	-21	-27	-33	-39
4,2	2	-4	-11	-17	-23	-29	-35	-41
5,6	1	-5	-12	-18	-24	-31	-37	-43
7	1	-6	-12	-19	-25	-32	-38	-45
8,3	0	-7	-13	-20	-26	-33	-39	-46
9,7	0	-7	-14	-20	-27	-33	-40	-47
11,1	-1	-7	-14	-21	-27	-34	-41	-48
12,5	-1	-8	-15	-21	-28	-35	-42	-48
13,9	-1	-8	-15	-22	-29	-35	-42	-49
	Risque faible.				Risque modéré.		Risque élevé.

Risque faible.	peu de danger pour les expositions au froid de moins d’une heure avec peau sèche; risque d’engelure faible, mais inconfort; risque d’hypothermie pour les expositions de longue durée sans protection adéquate.
Risque modéré.	risque croissant pour des températures comprises entre – 25 et – 30°C; la peau peut geler en 10 à 30 minutes; il faut surveiller tout engourdissement ou blanchissement du visage et des extrémités; risque d’hypothermie pour les expositions de longue durée sans protection adéquate.
Risque élevé.	risque élevé pour des températures comprises entre – 40 et – 49°C; gelures graves en moins de 10 minutes; il faut surveiller tout engourdissement ou blanchissement du visage et des extrémités; risque sérieux d’hypothermie pour les expositions de longue durée.

Photo chambre froide.Source : Commission de la Santé et de la Sécurité au Travail (CSST/Canada) : Contrainte thermique : Le froid; Service Météorologique du Canada : le refroidissement éolien.

Facteurs inhérents au poste de travail ou à la tâche à exécuter

Il est clair que certains facteurs de condition de travail ou d’exposition au froid peuvent augmenter les risques. On pointera principalement :

la prolongation de la durée d’exposition en continu au froid;
L’absence de salle de repos chauffée;
Exécution d’une tâche à des cadences ou d’un travail physique intense ou moyen mettant le sujet exposé en transpiration. La peau humide est plus sensible au froid et des vêtements humides sont inconfortables et isolent mal du froid;
L’insuffisance des poses de récupération;
Le port de vêtements non adapté au froid, ou ne procurant pas un niveau d’isolation thermique suffisant.
La possibilité de contact direct de la peau nue avec des surfaces métalliques froides à des températures inférieures à -7 °C;
L’utilisation de gants peu adaptés à la tâche à réaliser sachant que des gants épais réduisent la dextérité et augmentent l’effort à fournir.

Facteurs individuels

En général, la réaction au froid varie d’un individu à l’autre. Cependant, certaines caractéristiques individuelles contribuent à majorer les conséquences d’une exposition au froid comme :

l’age : les personnes âgées sont plus sensibles;
le sexe : la vitesse de refroidissement des pieds et des mains chez la femme (égalité avez-vous dit ?);
la morphologie : rapport entre la surface de peau et le volume du corps;
la condition physique : les personnes en bonne santé supportent mieux la sensation de froid;
la présence de trouble de la circulation;
la fatigue;
les apports alimentaires et liquides insuffisants (contribuant à la production de chaleur par l’organisme et limitant la déshydratation).

Certains facteurs de risque peuvent favoriser la survenue de symptômes liés au froid comme par exemple :

les médicaments comme l’insuline peuvent être responsable d’hypothermie;
l’alcool est un vasodilatateur qui accroît la perte de chaleur du corps, réduit la régulation thermique interne et modifie le métabolisme du sucre dans le sang;
lors de la grossesse, la femme est plus vulnérable;
…

Acclimatation au froid

En fait, il n’y a pas vraiment d’acclimatation au froid. Cependant, certaines parties du corps comme les mains peuvent développer une certaine résistance au froid (cas des bouchers qui peuvent sans problème couper de la viande froide sans gants).

Conclusion

La conservation des denrées alimentaires fixant les températures qu’il doit régner dans les enceintes froides, impose au personnel de s’habiller en conséquence. Le temps de travail doit être aussi adapté sous peine de voir le risque d’accident augmenter et l’efficacité du travail diminuer rapidement.

Comment évaluer sa situation ?

Confort en ambiance froide

L’évaluation du confort dans des ambiances froides se révèle beaucoup plus difficile que dans les zones des commerces qui sont à température ambiante classique (de l’ordre de 20 °C). En effet, la plupart des études sur le confort se cantonnent dans des valeurs de température au dessus de 15 °C. Or les températures que l’on rencontre dans les commerces au niveau de la chaîne de froid alimentaire se trouvent plutôt dans la fourchette de – 20 °C à 12 °C avec comme cas particulier les températures comprises entre 10 et 12 °C pour des conditions de travail prolongé.

La notion du confort peut être exprimée par l’équilibre thermique du corps. En effet, placé dans une ambiance thermique froide le corps humain perd de sa chaleur. Si la production de la chaleur liée au métabolisme est égale aux pertes de chaleur à travers les vêtements et les extrémités non protégées, le bilan thermique est nul et l’occupant est en équilibre thermique.

L’évaluation du confort passe donc par l’élaboration d’une méthode de quantification de l’équilibre thermique du corps humain en fonction des contraintes externes et de l’habillement.

Indices d’isolation vestimentaire

Vu la nécessité de se vêtir correctement dans les ambiances froides, la notion de confort et de sécurité passe par un indice intéressant qui a été introduit dans un document de travail ISO (ISO/TR 11 079) portant sur l’évaluation des ambiances thermiques froides; c’est l’indice d’isolation vestimentaire IREQ (Required Clothing Insulation Index). Il permet de choisir des vêtements adaptés au froid en assurant au corps un bon équilibre thermique. Il est admis que cet indice doit être utilisé lorsque la température est inférieure à 10 °C.

Le port d’un vêtement dont l’isolement est inférieur à l’indice IREQ requis, implique qu’une durée d’exposition limite doit être calculée (DLE). Il en résulte que si la durée d’exposition est inférieure à la durée DLE calculée, il n’y a pas de risque d’hypothermie. Pour les travailleurs en chambre froide, l’indice IREQ est en général compris entre 2,5 et 4 [clo]. Actuellement, les meilleurs vêtements de protection contre le froid offrent une isolation thermique comprise entre 3 et 4 [clo].

Clo : c’est l’unité d’isolement thermique où 1 [clo] correspond à 1,155 [K.m²/W].

Pratiquement parlant, il est admis que plusieurs couches de vêtements valent mieux qu’un seul vêtement épais.

Exemple

Une tenue vestimentaire composée :

de sous-vêtements;
d’un caleçon long;
d’un pantalon;
d’une veste isolante;
d’un sur-pantalon;
de chaussettes ;
de chaussures;
d’un bonnet;
de gants;

permet d’atteindre un IREQ de l’ordre de 2,6.

Attention que la couche la plus proche de la peau doit être isolante et éloigner l’humidité de la peau afin de la maintenir sèche.

Attention qu’il ne faut pas oublier, lors d’un travail en ambiance froide, qu’il est nécessaire d’adapter l’isolement vestimentaire à la pénibilité de la charge de travail. Ainsi, la valeur de l’indice IREQ peut être réduite de l’ordre de :

10 % pour un travail léger;
20 % pour les travaux plus intenses.

Contrainte ou astreinte thermique

Les conditions climatiques de l’ambiance froide sont évaluées en mesurant différents paramètres physiques :

la température de l’air avec un thermomètre. Les équipements faisant partie de la chaîne de froid (chambre froide, chambre climatisée, meuble frigorifique ouvert, …) sont souvent équipés de leur propre thermomètre ou même un enregistreur de température. L’évaluation n’est donc pas difficile en soi;
la température de rayonnement avec par exemple un thermomètre de contact pour la température de paroi;
l’humidité avec un hygromètre;
la vitesse de l’air avec un anémomètre.

Une bonne image du confort thermique est donnée par la température opérative, moyenne arithmétique entre la température de l’air et la température des parois.

T_opérative= (T_air + T_parois) / 2

La mesure de la température de l’air se fait à l’aide d’un thermomètre protégé du rayonnement solaire et du rayonnement des parois du local.

La température de surface d’une paroi se fait à l’aide d’une sonde de contact ou sonde à rayonnement infrarouge.

Malheureusement, la température de rayonnement des parois est celle ressentie par l’occupant à l’endroit où il se trouve. Elle doit en principe être « individualisée » sur base de la position de l’occupant et de sa relation avec l’ensemble des parois. Mais ne soyons pas plus catholiques que le pape.

Dépense énergétique

Pour produire 1 [Joule] de travail, l’organisme en produit entre 5 et 90 Joules de chaleur. Dans les ambiances froides, l’activité physique « protège » le corps humain en brûlant de l’énergie fournie entre autres par l’alimentation. À titre indicatif, la norme ISO 8996 [32] détaille les différentes méthodes d’évaluation de la dépense énergétique.

Température corporelle : température cutanée du dos de la main

Le travail prolongé au niveau de la chaîne alimentaire nécessite que l’on adapte les conditions de travail pour maintenir un confort relatif et surtout une sécurité optimale des occupants.

Dans des températures habituelles de travail, le refroidissement corporel et le risque d’hypothermie sont faibles. Il n’en est pas de même pour le refroidissement des extrémités. Dans la plupart des cas de condition d’ambiance froide dans le secteur des commerces, la température de peau des extrémités du corps constitue une bonne évaluation de l’impact des basses températures sur le confort et la sécurité. Plus particulièrement, la mesure de la température cutanée du dos de la main représente un critère de dextérité conservée.

En général, on associe la température du dos de la main à une durée d’exposition.

L’INRS (Institut National de Recherche Scientifique : M. Aptel, Le travail au froid artificiel dans l’industrie alimentaire : description des astreintes et des recommandations, Cahier des notes documentaires n°126, 1er trimestre 1987) a montré l’influence de la température cutanée du dos de la main, du temps d’exposition au froid et de la répartition des alternances chaud/froid sur la dextérité des mains.

Les schémas ci-dessous montrent l’évolution de la contrainte thermique cutanée en fonction des répartitions des périodes d’exposition au froid au cours d’une journée de travail entre chambre froide (- 23°C) et en chambre climatisée (5°C).

Les expériences menées à l’INRS ont montré plusieurs choses :

Au-dessus d’un seuil de température cutanée de 24 °C, la dextérité des doigts des mains n’est altérée. À ce seuil, le refroidissement de la main n’entraîne qu’un inconfort thermique. Mais dès que le seuil des 24 °C est franchi, la capacité à effectuer des tâches de précision est réduite.

Une pause d’environ 25 minutes n’est pas suffisante pour réchauffer les mains.

Le réchauffement de la main pendant la pause est d’autant plus important que le refroidissement est plus intense.

Le refroidissement du travailleur en chambre climatisée est plus important que celui en chambre froide.

La mesure de la température cutanée du dos de la main est la méthode qui semble la plus intéressante pour les conditions de travail en ambiance froide, mais elle ne constitue pas un indice permettant de prévoir le refroidissement des travailleurs à partir des mesures des paramètres physiques des conditions climatiques des zones froides. Cependant, cet indicateur est le plus facilement exploitable car :

spontanément les occupants adaptent leur tenue vestimentaire en fonction de la sévérité des conditions d’ambiance; ce qui simplifie l’évaluation de l’impact du froid sur la personne;

lorsque la température cutanée de la main descend sous 23-24 °C , la dextérité diminue;

la perception du refroidissement des extrémités varie d’un individu à l’autre. Seul un indicateur d’astreinte peut la prendre en compte;

enfin, il peut être mesuré facilement.

Recommandations, normes et règlements

Les recommandations et normes se concentrent essentiellement sur la protection des travailleurs exposés au froid. La notion de confort est moins perceptible par rapport à la sécurité, mais est néanmoins bien présente puisqu’elle influence l’efficacité du travail et, par conséquent, le bien-être et la sécurité.

Les vêtements de protection

Les vêtements de protection contre le froid sont considérés comme des équipements de protection individuelle (EPI).

Les vêtements contre le froid offrent une barrière entre la peau et le milieu ambiant, modifiant aussi bien les échanges de chaleur convectifs et radiatifs, que ceux par évaporation. Il se crée autour de la peau couverte, un microclimat caractérisé par une température d’air et par une pression partielle de vapeur d’eau. La température de rayonnement caractéristique du microclimat est celle de la face interne du vêtement. L’influence du vêtement sur les échanges de chaleur, comme on l’a vu ci-dessus est très complexe.

Le port d’un vêtement de protection freine les échanges thermiques, ce qui est bénéfique en ambiance froide.

Classes des vêtements de protection

La majorité des vêtements contre le froid appartiennent à la classe II. Mais les vêtements, les accessoires (détachables ou non) et tous les équipements destinés à la protection de tout ou d’une partie du visage, du pied, de la jambe, de la main, du bras et conçus pour permettre l’intervention dans les ambiances froides dont les effets sont comparables à ceux d’une température d’air inférieure ou égale à -50°C appartiennent à la classe III. Quant aux vêtements et aux accessoires (détachables ou non) qui sont conçus pour protéger contre les conditions atmosphériques qui ne sont ni exceptionnelles ni extrêmes et à usage professionnel, ils appartiennent à la classe I.

La norme EN 511

La norme EN 511 définit les exigences et les méthodes d’essai des gants de protection contre le froid, d’origine climatique ou artificielle, transmis par convection ou par conduction jusqu’à -50 °C.

Les principaux sujets traités sont repris dans le tableau suivant :

Sujet	Définition
Froid convectif	_TR [°C.m²/W] représente la résistance à la perte de chaleur sèche de la main.
Niveau d’isolement thermique	R en m² °C/W)
Froid de contact	est fondée sur la résistance thermique du matériau composant le gant lorsqu’il est en contact avec un objet froid
Imperméabilité à l’eau	facteur de pénétration du gant par l’eau

La norme prEN 342

Le prEN 342 spécifie les exigences et les méthodes d’essais de performance des vêtements de protection contre le froid à des températures inférieures à -5 °C.

L’isolation thermique du vêtement de protection est évaluée en combinaison avec les sous-vêtements standards :

maillot à manches longues;
caleçons longs;
chaussettes;
pantoufles en feutre;
gilet isolant;
caleçons isolants;
gants tricotés;
passe-montagne.

L’isolation thermique d’un ensemble de vêtements (vêtements de protection et sous-vêtements) est classée en fonction de la valeur de l’isolation de base résultante mesurée (Iclr).

La performance d’un ensemble vestimentaire, en termes de maintien de l’équilibre thermique du corps à la température normale, dépend de la production de chaleur métabolique interne. C’est pourquoi la valeur de protection d’un ensemble vestimentaire est évaluée en comparant sa valeur d’isolation mesurée et la valeur d’isolation requise calculée (IREQ) comme montré dans le tableau ci-dessous :

Icl. r.		Activité
		très légère : 90 W/m²		légère : 115 W/m²		modérée 170 W/m²
		temps d’exposition [heures]
[m².°C/W]	clo	8	1	8	1	8	1

0,15	1,0	–	–	–	-3	3	-5
0,23	1,5	–	4	8	-13	-7	-18
0,31	2,0	10	-4	1	-23	-18	-31
0,38	2,5	4	-12	-6	-33	-29	-44
0,46	3,0	-1	-21	-13	-43	-39	-57
0,54	3,5	-7	-30	-20	-53	-49	-70
0,62	4,0	-13	-39	-28	-63	-60	–
0,70	4,5	-19	-48	-35	–	–	–

Les valeurs Icl. r. sont seulement valables avec des gants, chaussures et couvre-chef adéquats et une vitesse d’air compris entre 0,3 m/s et 0,5 m/s;

Des vitesses d’air plus élevées augmenteront les températures indiquées dans le tableau à cause de l’effet de refroidissement par le vent (WCI). Un niveau adapté de l’isolation de tout le corps peut ne pas être suffisant pour éviter le refroidissement des parties sensibles du corps (par exemple les mains, les pieds, le visage) et le risque concomitant de gelures.

Le projet de norme ISO/TR 11079

Le projet de norme ISO /TR 11079 Évaluation des ambiances froides – Détermination de l’isolement requis des vêtements (IREQ) décrit la procédure d’évaluation des ambiances froides et de détermination de l’isolement requis des vêtements à mettre à la disposition des travailleurs.

Par ailleurs, en ce qui concerne les autres vêtements de protection contre le froid, les chaussures de protection utilisées dans les enceintes froides, en plus des protections générales contre les chutes d’objets, les coupures, l’humidité, …, doivent également assurer une isolation contre le froid (indiquée par le symbole CL).

Quant aux sous-vêtements isolants, ils sont également soumis au marquage CE.

Pour plus d’informations : Le travail dans le froid artificiel, Ministère fédéral de l’Emploi et du Travail, 1998, 35 p.

L’inconfort des bouches de pulsion d’air

Zone tempérée

En climatisation classique, la source d’inconfort est principalement liée :

à l’emplacement de la bouche dans le local considéré;
la température de pulsion;
le débit de pulsion;
…

Lorsque l’air pulsé entre dans la zone d’occupation du local et que la différence de température entre cet air et l’air ambiant dépasse encore 1°C en pulsion froide, on risque de ressentir une sensation de « masse d’air » lorsque l’on se déplace dans le local.

La zone d’occupation est souvent représentée par la surface du local de laquelle on a soustrait une bande de 50 cm le long des murs intérieurs et de 1 m le long des murs extérieurs, et ce sur une hauteur de 1,8 m. Dans cette zone, la vitesse de l’air ne peut dépasser 0,2 m/s (0,28 dans les locaux de passage) et le long des murs, à 1,8 m, elle ne peut dépasser 0,4 m/s :

L’inconfort éventuel est lié au choix des bouches de pulsion ou à la température de pulsion :

diffuseurs trop proches l’un de l’autre entraînant une retombée rapide du jet d’air vers le sol, avant son brassage correct avec l’air ambiant,

diffuseurs ne présentant pas assez d’induction par rapport à la hauteur du local (pas assez de brassage avec l’air ambiant),

différence entre la température de consigne de l’air pulsé et la température ambiante trop grande.

Inconfort par effet Coanda rompu

Lorsque l’air est soufflé à proximité d’une surface (ex : soufflage horizontal à proximité du plafond), il se produit un effet d’adhérence du jet à la paroi : c’est l’effet « COANDA ».

L’effet Coanda est très utile quand on pulse de l’air froid, car il facilite la bonne pénétration du jet dans le local (augmentation de 30 % de la portée).

Problème 1

La présence d’un obstacle perpendiculaire au jet d’air (poutre, luminaire) peut faire dévier prématurément le jet vers la zone occupée et engendrer un courant d’air désagréable.

En conséquence :

Il faut souffler soit à partir de l’obstacle, soit parallèlement à celui-ci et diviser le local en zones correspondantes.

L’éclairage au plafond doit être soit encastré, soit suspendu avec une longueur de suspension de 0,3 m minimum.

On tiendra compte de la présence éventuelle de colonnes qui ne pourront se situer dans la trajectoire du jet.

Problème 2

Lorsqu’une bouche plafonnière pulsant de l’air froid est surdimensionnée, la vitesse de sortie de l’air risque d’être trop faible (< 2 m/s) pour créer un effet Coanda. Le jet d’air tombera alors directement vers le sol, risquant de provoquer un courant d’air froid sous la bouche. Paradoxalement, pour éviter le courant d’air, il faudra augmenter la vitesse de l’air en réduisant la taille du diffuseur.

Problème 3

Les diffuseurs utilisent dans les systèmes de climatisation à débit d’air variable (VAV ou climatiseurs à plusieurs vitesses) doivent être spécifiquement dimensionnés pour conserver l’effet Coanda même aux faibles débits.

Concevoir

Pour plus d’infos : choix des bouches de pulsion et d’extraction en climatisation.

Zone de froid alimentaire

Dans les zones où il est nécessaire de maintenir des températures de conservation de l’ordre de quelques degrés au dessus de 0 °C en application positive voire franchement sous les 0 °C en froid négatif (congélation), outre l’inconfort dû à la température, les débits d’air sont souvent importants; l’inconfort est par conséquent accru.

Pour les zones de travail telles que les ateliers de boucherie, par exemple, l’évaluation de l’inconfort dû aux bouches de pulsion se complexifie de par l’augmentation des débits d’air pour atteindre des températures de l’ordre de 12 °C. La limitation des vitesses de déplacement d’air plus froid doit être inférieure à 0,4 m/s.

Attention que plus l’air est froid moins l’effet « COANDA » est présent vu que la densité de l’air augmente et nécessairement l’alourdit.

Cas particulier des chambres froides

Les chambres froides sont des locaux de stockage dans les commerces. L’ambiance à l’intérieur des chambres est refroidie dans une gamme de températures classiques variant de -30 à +4 °C. Nécessairement, l’inconfort règne et exige que les travailleurs y pénétrant soit habillés de manière appropriée. En général, c’est le genre de local où l’on s’attarde peu.

Cas particulier des ateliers

Les zones climatisées sont les espaces où l’on procède à la transformation des produits (préparation de sous-produits du poulet pour le traiteur par exemple). Les ateliers de boucherie, de poissonnerie, … sont les plus couramment rencontrés au niveau des commerces que ce soit de détail ou en grande surface. Les ateliers ne sont qu’une étape de transformation des produits qui interviennent entre le stockage et la distribution et se caractérisent par la nécessité de maintenir les températures de la chaîne du froid en dessous de 12 °C. De plus, ces zones climatisées, contrairement à la chambre de stockage, abritent une activité humaine importante et souvent longue.

L’évaluation du confort pour ces zones est donc primordiale et nécessite de déterminer, en fonction principalement de la température ambiante et de la vitesse de l’air :

le type d’habillement;
le temps de travail des personnes exposées;
leur temps de pose entre leurs périodes de travail.

Une attention toute particulière sera prise par rapport à la vitesse de l’air dans ces zones qui peut générer très vite un inconfort au niveau des extrémités découvertes du corps (la tête et les mains par exemple).

Photo travailleur dans chambre froide.

Afin de créer le froid nécessaire, des ventilo convecteurs sont couramment utilisés. Ils ont des débits importants qui peuvent induire, s’ils sont mal positionnés, des vitesses d’air supérieures à 0,2 m/s à 1,8 m de hauteur par rapport au sol. Une manière d’évaluer la vitesse de l’air est d’utiliser un anémomètre en différents endroits du local dans différentes directions notamment au niveau des postes de travail.

À noter d’emblée que les manchettes ou chaussettes, … à air sont des moyens de diffuser des débits d’air froid importants en garantissant des vitesses d’air faibles tout assurant les températures voulues.

Cas particulier des allées froides

Marché oblige, les meubles frigorifiques ouverts, et principalement les meubles frigorifiques verticaux « MFV », sont de plus en plus nombreux dans les commerces. Dans un souci commercial et énergétique, ces meubles sont régulièrement placés en vis à vis créant ainsi des « allées froides » totalement inconfortables au point que les responsables techniques sont tentés de réchauffer par n’importe quel moyen le centre des allées. L’évaluation du problème s’effectue au moyen d’un thermomètre et d’un hygromètre en différents endroits de l’allée.

Des mesures de température et d’humidité ont été réalisées dans plusieurs commerces de grande surface. En moyenne, les températures relevées ne dépassaient pas les 16 °C avec une humidité relative de l’ordre de 35 %.

Posted By : 25 Sep, 2007

Négocier le meilleur tarif

Les trois étapes de la recherche d’un éventuel nouveau fournisseur

Une négociation avec un fournisseur d’électricité passera nécessairement par trois étapes: une phase de préparation, la négociation proprement dite et le suivi du contrat souscrit.

Étape 1 – La phase de préparation

Il s’agit de rassembler et de compiler l’ensemble des éléments constitutifs du cahier des charges. La précision des informations fournies permettra aux fournisseurs consultés de cerner au mieux les activités de votre institution, le produit recherché et votre profil de consommation. Ce cahier des charges comportera essentiellement deux parties.

Un volet administratif reprenant

une description des activités de l’institution,
les contraintes d’exploitation,
les caractéristiques du point de prélèvement au réseau,
la procédure et les critères d’attribution du marché
et le produit recherché (durée du contrat, niveau de service souhaité, garanties, possibilité de révision des prix, modalités de paiement,…).

On y adjoindra un volet technique qui présentera le fonctionnement de l’institution à travers le profil de ses consommations et la structure de sa consommation, par exemple l’historique des consommations des trois dernières années. Plus ces éléments seront précis et détaillés, mieux le fournisseur pourra prévoir vos consommations et plus il sera en mesure de vous proposer un prix intéressant.

Comme votre fournisseur achète l’électricité qu’il vous délivre auprès d’un producteur, ces éléments aideront ce dernier à connaître la puissance à injecter sur le réseau, afin de satisfaire la demande et donc à affiner son prix.

Le fournisseur s’efforcera dès lors de signaler au producteur la courbe de charge jour par jour pour l’ensemble de ses clients. Tout en sachant qu’en cas de non-concordance, une pénalité lui sera imposée… qu’il répercutera sur le prix du kWh chez le client dont les prévisions de consommation se seront avérées incorrectes.

Par exemple : vous commandez un certain nombre de kWh à un prix donné. Une canicule apparaît. La consommation de vos machines frigorifiques dépasse vos prévisions. Vous pourrez obtenir des kWh supplémentaires … mais à un prix très élevé parce que votre fournisseur l’achètera lui-même au prix fort auprès du producteur !

Si vous ne disposez pas de telles mesures, vous pouvez éventuellement reconstituer schématiquement votre profil de consommation sur base des factures mensuelles (idéalement des trois dernières années), de vos pointes de puissance et consommations électriques en heures creuses et pleines.

Si vous disposez d’un compteur électronique, votre GRD doit vous fournir sur demande le profil de charge que vous lui demanderiez. En principe, les 80 derniers jours sont mémorisés dans l’historique.

Voici 3 profils de consommation bien différents :

Mais une analyse de charge plus rigoureuse et détaillée peut vous permettre de mieux comprendre la source de votre consommation.

Un technicien spécialisé peut venir enregistrer le profil de demande électrique sur les principaux départs de votre bâtiment (cafétéria, buanderie, machine frigorifique, etc…) au moyen de pinces ampèremétriques placées autour des principaux câbles. Vous découvrirez l’origine de vos pointes de puissance et pourrez peut-être envisager un délestage de certains consommateurs (ne pas faire fonctionner simultanément lave-vaisselle et friteuse) ou même un report vers les périodes creuses (le chauffage du ballon d’eau chaude sanitaire, par exemple). Il vous en coûtera de 1000 à 2000 Euros, montant partiellement subsidié par des primes régionales. Certains fournisseurs, dans le cadre une démarche commerciale, peuvent financer le complément.

Il est parfois utile de consulter l’ensemble des fournisseurs lors de l’appel d’offre pour envisager toutes les possibilités : ainsi, si votre pointe ¼ horaire se fait en Heures Creuses (c’est rare !), il existe des fournisseurs qui n’en tiennent pas compte et facturent la pointe ¼ horaire de jour uniquement.

Étape 2 – La phase de négociation

Reste à analyser et à comparer les offres des différents fournisseurs d’électricité. Cette comparaison peut se révéler délicate et difficile dans la mesure où chaque fournisseur a sa propre structure de tarification.

D’une manière générale, il faudra notamment être attentif aux conditions générales de vente, aux différentes surcharges applicables, à des redevances fixes éventuelles, à la nature de l’énergie fournie (p.ex. de l’électricité verte), à la formule de révision des prix, …

Le prix peut être décomposé ou non en postes constitutifs :

3 composants : un prix pour la pointe de puissance en kW, un prix pour les kWh en Heures Pleines, un prix pour les kWh en Heures Creuses.
2 composants : un prix pour les kWh en Heures Pleines, un prix pour les kWh en Heures Creuses, ces deux valeurs incluant la pointe.
1 composant : formule « all-in », un prix pour les kWh, tout compris.

A priori, le tarif le moins cher sera celui à 3 composants, puisque le moins risqué pour le fournisseur.

Les deux autres, qui vous permettent de ne pas vous soucier du profil de votre charge, comprennent donc un risque que le fournisseur va anticiper. D’ailleurs, il mettra généralement des valeurs minimales et maximales à sa proposition, ce que l’on appelle des valeurs « tunnel ». Par exemple, s’il s’agit d’un prix « all-in », il sera basé sur une répartition forfaitaire entre kWh HP et kWh HC (du type 55 % – 45 %). Si la réalité s’écarte de cette estimation, le prix peut être modifié…

Vous devrez choisir entre des prix avec ou sans révision mensuelle. A nouveau, votre sécurité (vous avez fixé le prix du kWh durant 2 ans) … se traduira par une augmentation initiale du prix, pour couvrir le risque d’inflation. Un parallèle avec la logique d’intérêt fixe ou indexé des prêts hypothécaires peut avoir lieu ici.

Enfin, certains fournisseurs proposeront des services associés, tels que :

des courbes mensuelles de consommation,
la détection d’anomalies éventuelles de fonctionnement,
voire même la réalisation d’un audit de vos consommations électriques en vue de leur rationalisation.

Exemple d’une difficulté d’appréciation.

Il est difficile de comparer entre le prix « fixe » proposé par un fournisseur et un prix variable fixé par un autre. En effet, le prix variable sera indexé en fonction de 2 indices : les paramètres Nc et Ne publiés par le Ministère des Affaires Économiques. Or Nc est l’indice des coûts de combustible. Celui-ci fluctue, avec retard, en fonction du prix du baril de pétrole mondial. Qui peut en évaluer le coût dans 12 mois ??? Il est donc impossible de comparer mathématiquement des offres indexées et non indexées : on peut juste faire des hypothèses d’évolution raisonnable…

Le fournisseur qui veut comparer son prix fixe au prix variable de son concurrent aura tendance à augmenter, peut être plus que de nécessaire, la valeur du paramètre Nc et mettre son prix ainsi en évidence…

Trucs et ficelles des « acheteurs »

On n’est jamais aussi fort que lorsque l’on change de fournisseur… puis qu’on fait mine de pouvoir revenir … sous de meilleures conditions ! A égalité d’offre de prix entre 2 fournisseurs, il est donc parfois préférable de changer… pour être plus fort dans un an ou deux, lors de la nouvelle négociation.
Il est aujourd’hui possible d’additionner les consommations de plusieurs sites financées par la même source et de négocier un prix « de gros » pour ces différents sites. Voire de s’associer avec d’autres entités similaires pour constituer un poids plus important (association de communes, d’établissements scolaires, …). Face à la concentration des producteurs, pourquoi pas une concentration des clients ?
Demander un prix global tout postes compris, sur base de la demande des 12 derniers mois.
Si le profil est régulier, les marges d’écart entre fournisseurs seront faibles. Celui qui avait un tarif « Binôme A Éclairage » aura plus intérêt à réévaluer son tarif que celui qui était en « Binôme A Force Motrice ».

Les pièges à éviter

Les amateurs du « All-in » se disent sans doute qu’ils seront ainsi à l’abri de toute dérive impromptue de leur pointe de puissance… Pas si sûr ! Attention aux valeurs tunnels qui sont peut-être écrites dans le contrat… Attention également à la valeur du kW ¼ horaire annuel (= kWa) pris en compte par le GRD dans sa formule tarifaire. Et ce poste kWa est fort élevé dans le bilan final.
Suivant les fournisseurs, le prix proposé est « tout compris » ou « coût des certificats verts » non compris (composante encore appelée « contribution Énergie Renouvelable ») …
Attention aux « obligations de consommer » : il est possible qu’il soit prévu dans les clauses du contrat de payer au minimum les ¾ de la consommation prévue, qu’elle soit consommée ou non !
Attention à l’existence ou non de « prix plafond » dans la formule tarifaire : certains fournisseurs additionnent le coût des kW et des kWh HP, qu’ils divisent par le nombre de kWh HP. Si ce montant est trop élevé (parce que la pointe ¼ horaire est vraiment très forte), ils rabotent leur prix. D’autres ne le font pas… Les écoles avec réfectoire sont souvent dans ce cas : peu de consommation en journée et une pointe élevée pour les frites de midi !

Étape 3 – Le suivi du contrat

Le contrat signé, il vous faudra chaque mois vérifier l’exactitude de la facturation. Dans le cadre du marché libéralisé, les durées des contrats de fourniture sont de l’ordre de une à deux années maximum. Il s’agira donc de renouveler l’appel d’offres en actualisant le cahier des charges, en fonction de l’évolution du marché et du fonctionnement de votre institution.

Fini donc le contrat de fourniture qui s’empoussière au fond d’un tiroir: l’électricité devient un bien de consommation comme un autre, soumis à la volatilité du marché. Plus question de se fier à un simple contrôle des tarifs. La libéralisation ouvre la porte à de nouvelles opportunités économiques, mais pour en faire votre profit, une nouvelle vigilance s’impose, ainsi qu’un brin de créativité.

En Allemagne et en France où le marché de l’électricité est déjà libéralisé depuis quelques années, on assiste ainsi à des regroupements de petits consommateurs pour former des cercles d’achat. Histoire de négocier aussi sur un plus grand volume de consommation et de mutualiser les services d’un consultant.

En principe, environ 2 mois avant la fin du contrat, votre fournisseur vous fait une nouvelle proposition pour l’année ou les 2 ans à venir…

Comment changer de fournisseur ?

Chaque fois qu’un contrat est conclu avec un nouveau fournisseur, c’est celui-ci qui est chargé d’informer le gestionnaire de réseau qui informera à son tour le fournisseur précédent de la signature du contrat.

Votre changement de fournisseur deviendra effectif après la période de préavis applicable.

Il semble cependant correct d’avertir également vous-mêmes par recommandé la non-reconduction du contrat avec votre ancien fournisseur.

Des primes pour analyser le profil de charge

Il existe des primes et subsides de la Région Wallonne pour la réalisation d’une analyse du profil de vos consommations électriques ainsi que pour la mise en place d’une comptabilité énergétique.

Faire appel aux « pros » de la négociation ?

La transition vers le marché libéralisé n’est pas une mince affaire: volatilité des prix, multitude de fournisseurs, rédaction de cahier des charges, appels d’offres, contraintes contractuelles, nombreuses variables influençant le prix, suivi du marché, …

Faute de temps, de moyen et/ou de compétence en interne pour aborder et affronter la préparation et la négociation de votre premier contrat d’approvisionnement, la meilleure solution pourrait consister à confier une partie ou la totalité des démarches à des professionnels. Certains bureaux d’études se sont spécialisés dans la consultance en négociation de contrat de fourniture d’électricité.

Ces consultants peuvent à la carte vous aider dans la rédaction de votre cahier des charges, donc définir précisément vos besoins, vous assister pour comparer les offres et vous orienter vers le fournisseur répondant au mieux à vos besoins et contraintes, ainsi que vous tenir informé sur l’évolution du marché.

On considère actuellement qu’un consommateur d’1 GWh ( = 1.000.000 de kWh) gagne à faire appel à un consultant. Son coût sera probablement bien remboursé par l’économie qu’il vous procurera. Mais vous n’êtes pas obligé de lui confier “tout le paquet”. Une intervention ponctuelle sur l’une ou l’autre étape peut être suffisante. Et rien ne vous empêche d’agglomérer les consommations de l’ensemble de vos bâtiments dans le cadre d’un seul appel d’offres.

Il peut être également intéressant de confier simultanément la mission de suivi énergétique et de négociation des tarifs à un consultant extérieur. Il vous informera de toute dérive de vos consommations et sera très au courant de votre profil de consommateur lors de la négociation.

Pour plus d’informations sur ce sujet, contactez le facilitateur tertiaire de la Région Wallonne.

Acheter de l’électricité verte ?

Par le système mis en place, tout consommateur achète donc de l’électricité « verte« , intégrée pour quelques pour cents dans le courant distribué. Mais il lui est aussi possible d’acheter directement son électricité à un fournisseur d’électricité verte, c.-à-d. à un fournisseur qui s’est engagé à ce que au minimum 50,1 % de son électricité soit verte (en pratique, ce ratio est proche des 100 %). C’est la meilleure manière de soutenir le développement de ces techniques propres.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer la rentabilité d’une rénovation [ventilation]

Rentabilité du confort

Il est difficile de calculer la rentabilité d’un investissement ayant pour but de rétablir le confort des occupants. On sait cependant que confort et productivité sont liés. Si on ne regarde que l’aspect financier du confort, on peut « se risquer » au calcul suivant

Un service administratif est occupé par 60 personnes.

On estime que la mauvaise qualité de l’air entraîne, par jour, une perte de « productivité » équivalente à 5 minutes.

Un employé administratif coûte en moyenne 25 €/h.

L’inconfort coûte donc annuellement : 60 [pers] x 220 [jours/an] x 5/60 [h/jour] x 25 [€/h] = 27 500 [€/an].

Si on se fixe un temps de retour de 5 ans, on peut se permettre un investissement de 137 500 € pour solutionner l’inconfort.

Évaluation de la rénovation d’une installation de ventilation existante

Exemple.

Considérons un bureau paysager de 250 m². Ce bureau est ventilé 10 h par jour, 250 jours/an par un système double flux (pulsion et extraction mécanique).

Le débit d’air neuf recommandé du local est de 2,5 m³/h.m², soit 625 m³/h.

La consommation d’énergie nécessaire au chauffage de cet air durant la saison de chauffe (du 15 septembre au 15 mai) est estimée à :

0,34 [Wh/m³.K] x 625 [m³/h] x (20[°C] – 8[°C]) x 1 700 [h/an] / 0,7 = 6 193 [kWh/an]

20[°C] = température de consigne intérieure.
8[°C] = température extérieure moyenne diurne durant la saison de chauffe (Uccle).
1 700 [h/an] = durée de fonctionnement de la ventilation durant la saison de chauffe.

La consommation électrique des ventilateurs dépend du rendement global du système « moteur, transmission, ventilateur » et des pertes de charge du circuit de distribution de l’air (pulsion et extraction). Celles-ci varient en fonction de la configuration du réseau. Prenons dans un premier temps une valeur moyenne couramment rencontrée de 1 500 Pa (1 000 Pa pour la pulsion et 500 Pa pour l’extraction).

La consommation énergétique des ventilateurs est de :

0,174 [m³/s] x 1500 [Pa] x 2500 [h/an] / 0,65 = 1 004 [kWh/an]

0.174 m³/s] = 625 [m³/h].
0,65 = rendement global des systèmes « moteur, transmission, ventilateur ».
2 500 [h/an] = durée de fonctionnement annuelle des ventilateurs.

Récapitulatif
	Chauffage de l’air	Transport de l’air
Consommation annuelle.	6 193 kWh/an	1 004 kWh/an
% consommation totale.	86 %	14 %
Coût de l’énergie.	0,0622 €/kWh	0,16 €/kWh
Coût annuel.	385,20 €/an	160,64 €/an
% coût total.	71 %	29 %

Par rapport à cette situation, qu’apporteraient certaines améliorations ?

–	Diminution de la consommation	Diminution du coût
Diminution du débit de ventilation de 10 %.	12 % *	16 %
Amélioration du rendement du système de ventilation de 10 %.	2 %	5 %
Réduction du temps de fonctionnement de 10 %.	10 %	10 %

*Lorsque le débit diminue dans le réseau de distribution, les pertes de charge diminuent comme le carré de celui-ci (règles de similitude).

Ces calculs rapides peuvent être affinés puisqu’ils ne tiennent pas compte du fait qu’une partie de la consommation du ventilateur de pulsion est souvent récupérée sous forme de chaleur dans l’air neuf.

Vous pouvez adapter ces données à votre propre situation et estimer l’investissement maximum permis pour garantir la rentabilité financière d’un projet de rénovation :

Calculs

Pour estimer l’investissement maximum permis

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer la consommation de la climatisation

Généralités

Précisons d’entrée de jeu que la consommation d’été est très variable d’un bâtiment à l’autre puisqu’elle est directement fonction de l’importance des vitrages, du niveau d’équipement intérieur, du système de climatisation, de la température de consigne,… À titre d’exemple : comment évaluer la consommation d’une salle de réunion si le profil d’occupation n’est pas précisément connu ?

À défaut d’une étude précise avec simulation informatique du bâtiment (taux de vitrage par façade, inertie des parois,…) et relevé détaillé de son mode d’occupation (taux d’occupation effectif, niveau d’équipement bureautique,…), personne ne peut prédire la consommation.

Les choses se compliquent également par le fait que les hypothèses de départ de l’évaluation ne sont pas toujours les mêmes. Exemple : dans l’évaluation des coûts de refroidissement, tient-on compte des coûts de transport de l’air froid (ventilateurs) ?
Les ratios globaux sont donc très aléatoires…

Données

Pour connaitre les ratios de consommation rencontrés des bâtiments.

Évaluation de la consommation frigorifique basée sur la puissance frigorifique installée

En France, une technique grossière est parfois utilisée pour fixer les ordres de grandeur : partir de la puissance frigorifique nominale installée et estimer que l’installation fonctionne 1 000 heures par an à cette puissance (Collection des guides de l’AICVF : Calcul prévisionnel des consommations d’énergie – Bâtiments non résidentiels).

On prendra plutôt 800 heures lorsque l’énergie frigorifique est surtout liée à la compensation des apports solaires (fonctionnement surtout en plein été), et plutôt 1 200 heures lorsque la charge est plus permanente parce qu’issue des équipements électriques… Bien sûr, si l’installation a été fortement surdimensionnée, le ratio horaire va lui diminuer fortement !

On tiendra compte d’une efficacité frigorifique moyenne de …2,5… c.-à-d. que 1 kWh froid va générer 0,4 kWh au compresseur, et puis d’un prix du kWh adapté à la période d’utilisation de la climatisation (tarifications jours/nuits).

Exemple.

Une installation de climatisation de bureaux dont la puissance frigorifique nominale est de 80 W/m², va demander :

80 W/m² x 800 h/an = 64 000 Wh/m² ou 64 kWh frigorifiques par m² traité;
soit encore 26 kWh/m² électriques au compresseur (64/2,5);
soit 4,3 €/m².an si la consommation se fait en journée (coût considéré : 0,16 €/kWh).

Attention : il s’agit là d’une estimation très grossière et elle ne reprend que la consommation liée au refroidissement des locaux !

Évaluation liée au fonctionnement

Lorsque le fonctionnement dépend très peu des conditions climatiques extérieures et que les apports internes sont connus, la consommation est directement liée à la durée de fonctionnement.

Par exemple, pour estimer la consommation d’un centre informatique, on peut multiplier la puissance moyenne par la durée de fonctionnement. De même, pour une salle de spectacle, on peut approcher les consommations à partir de l’occupation et de la puissance dégagée par occupant, de la durée et du nombre de représentations.

Posted By : 25 Sep, 2007

Auditer rapidement sur base de la comptabilité énergétique

Facture gaz ou fuel

Repérer le problème

Projet à étudier

Rentabilité

Consommation annuelle de chauffage par m² de plancher brut ?

Repères (bureaux) :

– si construction < 1975, consom. de 100 à 180 kWh/an/m².

– si construction > 1975, consom. de 40 à 150 kWh/an/m² (bureaux).
(1 m³ de gaz = 1 litre de fuel = 10 kWh)

Affiner l’évaluation via les ratios dans Énergie^+.

Se situer par rapport au secteur.

Définir la priorité d’amélioration entre chauffage et électricité.

Établir les priorités d’audit et d’intervention entre les bâtiments d’un même parc.

S’il n’y a pas d’ECS produite par l’installation de chauffage, les consommations de chauffage sont-elles nulles en été ?

Comment sont gérés la mise en route et l’arrêt des installations en été ?

Placer un régulateur qui interrompt la chaudière et les circulateurs si la température extérieure dépasse 15°C.

+ +

S’amortit aussi en mi-saison car la T°_ext est > à 15°C durant 400 h de la saison de chauffe.

Facture électrique

Repérer le problème	Projet à étudier	Rentabilité
Consommation annuelle d’électricité du bâtiment par m² de plancher brut ? Repères : – si non climatisé, consommation 30 à 100 kWh/an/m² (bureaux publics) et de 60 à 120 kWh/an/m² (bureaux privés). – si climatisé, consommation 100 à 160 kWh/an/m² (bureaux). Affiner l’évaluation via les ratios dans Énergie^+.	Se situer par rapport au secteur. Définir la priorité d’amélioration entre chauffage et électricité. Établir les priorités d’audit et d’intervention entre les bâtiments d’un même parc.
Si tarif Basse Tension, présence d’un compteur bi-horaire ?	Installer un compteur bi-horaire dans pratiquement tous les bâtiments tertiaires.	+ + + La consommation de nuit = …15…20… % de la cons. tot.
Le pourcentage des consommations consommées en heures creuses (nuit + WE) correspond-il à une logique de fonctionnement du bâtiment ?	Analyser l’origine des consommations de nuit et de WE, placer des horloges sur les circuits à arrêter la nuit.	+ + + Le kWh électrique est 2 à 3 x plus cher que le kWh chauffage.

Facture électrique haute tension

Repérer le problème

Projet à étudier

Rentabilité

Facteur de puissance ou cos « phi » > 0,9 ?

Pénalité pour « Puissance Réactive » ?

Placement de condensateurs de compensation.

+ + +

Rentable en 1 an.

Pointe de puissance 1/4 horaire anormale ?

Repères :

– si pointe supérieure à 20 W/m², c’est anormal pour un bâtiment de type bureaux non climatisé.

– si le ratio « consommation en Heures Pleines (kWh) /
pointe 1/4 horaire (kW) »
est compris entre 80 et 200 heures, une gestion de la pointe peut être rentable.

Analyser s’il existe des équipements à délester.

Empêcher ces équipements de fonctionner durant la pointe par une horloge ou en plaçant un délesteur de charges électriques.

Étudier la possibilité d’une réorganisation du travail qui empêcherait la simultanéité de certaines tâches (ex : arrêt du lave-vaisselle lors du fonctionnement des friteuses).

+ +

Surtout rentable si charges thermiques que l’on peut interrompre (ballon électrique d’ECS, groupe frigorifique, chauffes-plats des cuisines collectives, …) en parallèle avec des charges que l’on ne peut couper (friteuses, lave-vaisselle, …).

« Tarif » adéquat ?

La consommation électrique est-elle élevée en été ?

Il n’existe plus de tarifs « officiels » mais il est possible de négocier un prix plus intéressant si la consommation est élevée en été.

Demander un diagramme de charge au distributeur électrique.

+ + +

Coût nul, simple changement de tarif.

Rentabilité encore plus forte si délestage de charges en hiver.

Suivi des consommations

Repérer le problème	Projet à étudier	Rentabilité
Assure-t-on un suivi des consommations électriques, de combustible et d’eau (chaude) sanitaire ? Les consommations de combustibles sont-elles rectifiées en fonction des conditions météo ?	Mettre en place une comptabilité énergétique. À défaut d’un compteur sur l’eau chaude, le suivi des consommations d’eau reste très utile.	+ + … si on utilise les résultats !
Dispose-t-on de compteurs spécifiques pour analyser les consommations ? Les factures sont-elles associées à un compteur spécifique	Placer un compteur : sur l’eau chaude sanitaire, sur le compresseur de la machine frigorifique, sur un départ vers un bâtiment annexe, sur un groupe de ventilation … et améliorer les stratégies d’intervention et de gestion des factures.	+ + … si on utilise les résultats !
Les services techniques, les décideurs et les utilisateurs sont-ils mis au courant si la consommation est anormale par rapport à l’année précédente ?	Organisation interne à mettre en place pour réagir rapidement lorsqu’une dérive apparaît.	+ + + Pour comprendre la cause du problème, il faut l’analyser rapidement après son apparition.
Les utilisateurs sont-ils motivés à économiser l’électricité, les combustibles, l’eau sanitaire, … ?	Envisager une « rétribution » de l’effort consentit : reconnaissance morale et écologique, ristourne financière, avantage matériel, …	+ + + Solution « tout le monde gagnant », dynamique interne, …
Y a-t-il production et/ou consommation d’électricité verte ou d’énergie renouvelable ?	Penser à installer des systèmes producteurs d’énergie renouvelable

Suivi des installations

Repérer le problème	Projet à étudier	Rentabilité
Y a-t-il une personne dans le bâtiment (interne à l’établissement ou société de maintenance) qui a en charge la conduite des installations et à qui on peut signaler un problème ?	Nommer un responsable de la conduite.	+ + … à terme.
Cette personne connaît-elle le fonctionnement de l’installation et de sa régulation, peut-elle assurer une gestion optimale au niveau énergétique ?	Assurer sa formation de Responsable Énergie. Assurer sa formation technique.	+ + … à terme.
Dans le cas d’installations conduites par une société de maintenance, y a-t-il un contrôle de la bonne qualité de cette conduite en matière d’efficacité énergétique ?	Réaliser un audit de la maintenance par un bureau spécialisé. Utiliser le cahier des charges à la maintenance énergétique de l’IBGE	+ + … à terme.
Si la maintenance est confiée à une entreprise extérieure, celle-ci a-t-elle un label de qualité ?	Choisir une entreprise de maintenance disposant d’un label de qualité ISO 9002 ou un label d’environnement ISO 14000
Accède-t-on facilement aux schémas de l’installation et à la logique de régulation ?	Mettre à disposition – les schémas techniques « as built » – les fiches techniques « as built » des équipements. – la logique de régulation et les paramètres de réglage « as built ». Créer un carnet de gestion qui reprend les entretiens, remplacements d’éléments, pannes, etc… Indiquer les références des circuits sur les équipements (vannes, sondes, éléments de régulation, …). Reconstituer l’ensemble de ces documents si ceux-ci sont absents.	+ + … à terme.
Existe-t-il un journal de bord de gestion des installations qui reprend l’ensemble des actions entreprises : entretien, installation, remplacement de pièces, régulation, etc.	Mettre en place un suivi de la gestion des installations consignée	+ + … à terme.

Découvrez cet exemple de comptabilité énergétique au Collège du Sacré Cœur de Charleroi.

Posted By : 25 Sep, 2007

Visualiser les critères de l’efficacité énergétique en un coup d’œil !

Quel que soit l’usage, l’efficacité énergétique (et donc les consommations !) dépend :

Améliorer

Diminuer les consommations électriques.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’efficacité environnementale et énergétique de la distribution

Impact environnemental et sur la sécurité

Impact environnemental

L’utilisation des fluides frigorigènes dans les bâtiments n’est pas sans risque sur la santé et la sécurité des occupants. En effet, ils peuvent représenter un risque en raison de leur :

toxicité comme l’Ammoniac (NH₃);
inflammabilité comme le R-290 et l’Ammoniac (NH₃).

Norme NBN EN 378-1

La norme NBN EN 378-1 traitant des « Systèmes de réfrigération et pompes à chaleur – Exigences de sécurité
et d’environnement – Partie 1: Exigences de base, définitions, classification et critères de choix » est une norme utilisée plutôt pour la conception, la fabrication, l’installation, le fonctionnement et la maintenance des installations frigorifiques. Cependant, elle nous donne aussi une idée précise dans l’évaluation des risques liés à l’utilisation de ces fluides.

Détente directe pour groupe incorporé

Le refroidissement par détente directe intervient lorsque le transfert de chaleur « utile » au niveau de l’évaporateur terminal est assuré par le fluide frigorigène lui-même.

Le groupe frigorifique incorporé consiste en un regroupement des différents constituants de l’installation frigorifique au sein ou à la proximité immédiate du meuble réfrigérant, de la chambre froide, … En d’autres termes, les organes principaux tels que le compresseur, le condenseur, le détendeur et naturellement l’évaporateur font partie de la même entité. Cette solution est intéressante plus spécifiquement pour les commerces de détail. Ce sont en général des petites puissances. (quelques centaines de W à quelques kW de puissance au compresseur par exemple).

Environnement

Les groupes frigorifiques incorporés ont besoin, pour fournir leur puissance frigorifique, de peu de fluide frigorigène vu la proximité des équipements et, par conséquent, la faible quantité de tuyauterie de distribution.

L’impact sur l’environnement est donc réduit !

Énergie

Les meubles frigorifiques à groupe incorporé ne sont en général pas équipés de systèmes d’optimisation du cycle de froid par exemple de détendeur électronique ou de compresseur à vitesse variable; leur coût serait trop important par rapport à la puissance frigorifique fournie. De plus, les condenseurs incorporés ne fonctionnent pas de manière optimale puisque dans une ambiance chaude (placée dans la zone de vente ou cloisonnée dans un espace insuffisamment ventilé).

Détente directe pour production centralisée

La détente directe n’implique pas nécessairement la proximité du compresseur par rapport aux condenseurs, détendeur et évaporateur. Dans les superettes, les moyennes et grandes surfaces, on retrouve souvent des installations à détente directe avec :

une production centralisée (ensemble compresseur-condenseur) sur le toit ou dans un local annexe à la surface de vente.

et l’ensemble détendeur-évaporateur au sein du meuble frigorifique.

En production centralisée, la détente directe nécessite une mise en œuvre, une exploitation et une maintenance professionnelle. En effet, les distances entre la production et les équipements consommateurs de froid peuvent être importantes. Le risque d’impact négatif avec l’environnement et l’efficacité énergétique croît fortement avec cette distance.

Environnement

Cela va de soi, plus les longueurs de tuyauterie de distribution sont importantes, plus la quantité de fluide frigorigène est importante. Il en résulte que le risque de fuites de réfrigérant est important. À titre d’exemple, le Ministère de l’Écologie et du Développement Durable Français a établi le tableau qui suit en matière d’émissions fugitives de fluide frigorigène dans l’atmosphère.

Installations concernées 0	Type d’installation	Taux d’émissions fugitives en fonction de la charge nominale
Installations concernées 0	Type d’installation	2001	2002	2003	2004
Hypermarchés	Détente directe	30 %	30 %	30 %	22 %
Supermarchés	Détente directe	22 %	22 %	25 %	18 %
Commerces de proximité	Groupe de condensation	10 %	10 %	10 %	10 %
Commerces de proximité	Groupe hermétique	Méthodologie non applicable

Source : Méthodologie spécifique pour les projets de Réduction des émissions de HFC par substitution de fluide et/ou changement d’installation frigorifique dans le froid commercial, agroalimentaire, …; ÉcoSecurities/CITEPA pour le compte du Ministère de l’écologie et du développement durable français.

Énergie

Pertes de charge dans l’installation : description

Dans les commerces où la production centralisée est présente, l’efficacité énergétique de la distribution se résume à réduire au maximum les pertes de pression (ou perte de charge) en ligne entre :

le condenseur souvent situé en toiture et le détendeur du meuble frigorifique (on parle de conduite liquide) dans la zone de vente;

l’évaporateur du meuble et l’aspiration du compresseur situé, lui aussi, en toiture ou dans un local annexe.

Les pertes de charge existent de par :

l’importance du nombre de coudes, raccords, prises de pression, filtres, … qui constituent la distribution (on parle de pertes de charge « singulières »;

les grandes longueurs de tuyauterie de la distribution (on parle ici de pertes linéaires dues au frottement du fluide dans les conduites).

La trop grande importance des pertes de charge de distribution entraîne, entre autres, une chute de la production frigorifique et une baisse de rendement du compresseur.

Pertes de charge dans l’installation : conduites d’aspiration

Outre les problèmes de retour d’huile dans les conduites d’aspiration vers la production (optimisation de la vitesse des gaz de retour vers le compresseur), les pertes de charge doivent être limitées pour ne pas augmenter le travail du compresseur et, par conséquent, dégrader le COP de la centrale de froid.

Isolation des conduites d’aspiration (après l’évaporateur).

Dans la pratique, on considère que les valeurs des pertes de charge doivent être limitées en fonction de la température d’évaporation suivant l’application. Le tableau suivant reprend des valeurs pratiques de référence :

Température d’évaporation [°C]	Pertes de charge [kPa]
– 10	20
– 30	15
– 40	5

L’augmentation des pertes de charge oblige le compresseur à fournir un travail de compression plus important.

En plus de la limitation des pertes de charge, il est souhaitable d’isoler les conduites d’aspiration surtout lorsque les lignes « gaz » sont très longues. En effet, les conduites non isolées au contact de l’air ambiant de la zone de vente vont échanger plus de chaleur et nécessairement la température des gaz d’aspiration sera plus élevée provoquant aussi une augmentation du travail du compresseur.

Le manque d’isolation de la conduite d’aspiration oblige le compresseur à fournir un travail de compression plus important.

Pertes de charge dans l’installation : conduites de liquide

De manière à éviter le phénomène de « flash gaz », entre d’autres termes la revaporisation partielle du liquide à la sortie du condenseur par réchauffe au contact des températures d’ambiance de la zone de vente, il est nécessaire de bien isoler les conduites liquides. Cette mesure permet aussi de ne pas dégrader le COP des machines frigorifiques dans le sens où l’échange thermique de l’évaporateur se trouve limité (voir le schéma ci-dessous).

Le manque d’isolation de la conduite liquide passant dans des ambiances chaudes augmente le risque de « flash gaz » et réduit la puissance frigorifique disponible à l’évaporateur.

Circuits frigoporteurs

Le refroidissement est indirect lorsque le transfert de chaleur « utile » n’est pas directement assuré par le fluide frigorigène. En d’autres termes, l’échange de chaleur entre le meuble, la chambre ou l’atelier frigorifique et l’évaporateur de la centrale de production de froid s’effectue par l’intermédiaire d’une boucle de fluide frigoporteur. Les fluides frigoporteurs les plus utilisés sont l’eau glycolée (34 %), le CO₂, l’ammoniac NH₃, …

Centrale de froid source : DelHaize.

Environnement

Avantages

De par les réglementations de plus en plus draconiennes, quant aux taux de rejet des fluides frigorigènes dans l’atmosphère, des solutions comme l’utilisation de boucles intermédiaires de fluides frigoporteurs sont une approche intéressante. Le fluide frigorifique étant confiné au niveau de la centrale de production, sa quantité (charge en fluide frigorigène) est limitée et le taux d’émissions fugitives réduit.

Installations concernées 0	Type d’installation	Taux d’émissions fugitives en fonction de la charge nominale*
Installations concernées 0	Type d’installation	2001	2002	2003	2004
Hyper ou supermarchés	Frigoporteur	10 %	10 %	12 %	8 %
* pour les systèmes à frigoporteur: on considère la charge nominale en fluide frigorigène.

Énergie

Avantages

Comme la production peut être centralisée en dehors de la zone de vente (zone publique), l’utilisation de fluides frigorigènes énergétiquement plus efficaces mais toxiques et/ou inflammables tels que l’ammoniac ou le propane est possible.

Le dégivrage par fluide frigoporteur des évaporateurs des évaporateurs terminaux est sensiblement simplifié. Quant au temps de dégivrage, il est réduit; ce qui permet d’améliorer le bilan énergétique global de l’installation.

De par la taille faible du circuit frigorifique, les pertes de charge étant réduites, l’énergie consommée à la production s’en retrouve réduite.

Inconvénients

La production de froid par frigoporteur fait appel à un évaporateur intermédiaire; ce qui suppose deux chutes de température. Pour en tenir compte, le fluide frigorigène doit avoir une température d’ébullition plus faible que dans une application à détente directe.

Des pompes sont nécessaires pour assurer la circulation du fluide frigoporteur. La mise en mouvement du fluide par les pompes demande de l’énergie qui se transforme en chaleur cédée au frigoporteur. Sachant que la puissance absorbée par une pompe est définie par la formule ci-dessous, on peut estimer à quelle valeur s’élèvera la perte d’énergie non seulement en consommation au niveau du moteur électrique de la pompe mais aussi au niveau de la chaleur cédée par la pompe au fluide qu’il faudra refroidir.

P_pompe = q _volumique x Δp [W]

Où :

q _volumique : débit volumique [m³/s];
Δp : la hauteur manométrique totale [N/m² ou Pa]

Posted By : 25 Sep, 2007

Situer sa consommation par rapport au secteur

On retrouve, ci-après, une série de valeurs de comparaison qui permettent au concepteur d’un nouveau bâtiment ou au gestionnaire d’un bâtiment existant d’évaluer globalement l’ampleur de sa consommation actuelle ou future et la qualité énergétique de ses installations.

Cette page a été mise à jour en octobre 2023. Si vous souhaitez aller plus loin dans l’analyse des consommations, nous vous conseillons de parcourir le rapport « Bilan énergétique de la Wallonie de l’année 2020 : Bilan du secteur domestique et équivalents » qui a été mis à jour en mars 2023. Les données portent principalement sur les bâtiments résidentiels.

Établir les ratios de consommation d’un bâtiment

Relever le coût total des consommations électriques :	C	€ / an
Relever le total annuel des kWh consommés (voir facture) :	Q	kWh / an
Déterminer la surface de référence des locaux : (il s’agit de la surface brute de plancher, mesurée par l’extérieur des murs, cages d’escaliers et couloir compris. Si la surface nette du plancher est connue, on peut la majorer de 10 %. Les chaufferies et garages sont exclus du calcul).	S	m²

Ratio financier : C / S [€ / m² x an]

Ratio de consommation : Q / S [kWh / m² x an]

Remarque.
Suivant le secteur d’activité, il peut être intéressant d’établir les ratios par unité représentative de l’activité : consommation par occupant, par élève, par lit, par repas, …

Calculs

Dans le cas d’un bâtiment neuf ou à construire, dont on ne dispose pas des factures électriques, il est possible de simuler la consommation.

Les ratios ainsi obtenus permettent par comparaison avec la moyenne du secteur de se faire une première idée de la qualité des nouvelles installations électriques prévues.

Comparer aux moyennes du secteur

Comparer les consommations de différents bâtiments et donner des valeurs moyennes de consommation se révèle très complexe. En effet, la consommation d’un bâtiment dépend de nombreux facteurs. Outre les qualités de son enveloppe (isolation, surface et qualité de vitrages, orientation, etc.), la consommation dépend fortement de l’usage du bâtiment (son affectation, ses horaires de fonctionnement, le taux de présence dans le bâtiment, l’équipement bureautique,…) ainsi que des systèmes techniques installés (chauffage, ventilation, climatisation, production d’eau chaude).

On trouve néanmoins dans la littérature, des valeurs moyennes ou des intervalles de consommation au m² pour différents types de bâtiments. Pour obtenir des consommations spécifiques (/m², /lit, /élève, …) et l’évolution de ces consommations sur les cinq dernières années, cliquez sur :

Commerces,
Bureaux,
Enseignement,
Santé,
Horéca,
Culturel et sportif.

Remarques.

De quel type de consommation parle-t-on ? S’agit-il d’une demande thermique brute, d’une consommation tenant compte des rendements des équipements, d’une consommation d’énergie primaire ?
Quelles consommations particulières sont incluses dans la valeur ? La consommation des auxiliaires tels que pompes, ventilateurs, etc. est-elle comprise ? les équipements accessoires du bâtiment tel que ascenseurs sont-ils compris ?
Quelle est la surface de référence ? S’agit-il d’une surface brute hors tout, d’une surface nette, ou d’une surface occupée? Reprend-elle ou non les garages, les couloirs, les sanitaires,… ?

Comparer aux valeurs optimales en rénovation

On trouvera dans le tableau ci-dessous les valeurs de consommation optimales à atteindre après rénovation, établies en Suisse par la SIA (Société des Ingénieurs et Architectes).
Pour information, on trouvera également en parallèle dans ce tableau des valeurs de consommations de référence (valeurs atteintes actuellement par un tiers environ des bâtiments en Suisse, ces bâtiments existants ne présentant pas de grands défauts en matière énergétique).

On pourra en déduire :

le pourcentage d’économie possible,
l’économie financière possible,
le budget d’investissement disponible en fonction d’un temps de retour donné.

Exemple d’utilisation des données pour un hôtel :

Ratio actuel de l’hôtel	130 [kWh/m² an]
Ratio optimal « E_él » pour un hôtel	70 [kWh/m² an]
Économie	130 – 70 = 60 [kWh/m² an]
Coût moyen du kWh	0,5 [€/kWh] (attention : tarif 2023)
Économie financière	0,5 x 60 = 30 [€/m² an]
Surface de référence	10 000 [m²]
Temps de retour accepté par l’institution	7 [ans]
Valeur actualisée* des économies sur 7 ans (taux d’actualisation de 8 %, taux d’évolution des prix de l’énergie de 3 %)	facteur 5,82
Budget d’investissement potentiel	30 x 10 000 x 5,82 = 1 746 000 [€]

Question

Ce budget permet-il de faire chuter la consommation du bâtiment jusqu’au seuil optimal de 70 kWh/m² an ?

*L’actualisation des coûts signifie que les économies faites dans 7 ans ont moins de valeur que celles d’aujourd’hui, suite à la dépréciation de l’argent… C’est ce qui fait que l’économie totale vaut 5,82 fois l’économie annuelle.

Consommation finale du secteur tertiaire

Source : Bilan énergétique de la Wallonie 2020

En 2020, la consommation finale du secteur tertiaire atteint 13,0 TWh en baisse de 2,5% par rapport à l’année précédente, et en hausse de 52,6% par rapport à 1990.

Indices de dépense d’énergie électrique « E_él » recommandés par la SIA, Société suisse des Ingénieurs et Architectes – Bâtiments existants après amélioration

Affectation	Consommation de référence [kWh / m² x an]	Consommation optimale [kWh / m² x an]
Villas et maisons pour deux familles production d’eau chaude par chaudière combinée, production d’eau chaude par dispositif électrique séparé.	33 47*	28 42*
Immeubles à appartements production d’eau chaude par chaudière combinée, production d’eau chaude par dispositif électrique séparé.	36 50*	33a 47*
Foyers pour personnes âgées, pour enfants, pour jeunes	41	35
Hôtels	83	70
Bâtiments administratifs à ventilation naturelle, à ventilation mécanique dans de grandes parties du bâtiment, à climatisation, (p. ex. banques, sans les centres d’informatique).	35* 69* 97*	28* 63a 83
Écoles jardins d’enfants, écoles primaires, écoles secondaires, écoles secondaires supérieures, écoles, professionnelles et professionnelles supérieures.	14* 42	11*a 35
Magasins simples (sans ventilation ni appareils frigorifiques)	56*	42*
Entrepôts, ateliers, salles de sports	35*	28*
Hautes écoles Grands magasins (à climatisation et froid artisanal) Établissements de soins Hôpitaux (généraux)	83 a 278 a 56 a 70	70 a 222 a 49 a 63
Piscines couvertes de dimensions moyennes et grandes, de petites dimensions (SR inférieure à 3 000 m² environ).	97 125	83 110

* Dans ces exemples, les indices de dépense d’énergie comprennent la production d’eau chaude sanitaire électrique ; dans les autres exemples (sans * ), la production d’eau chaude se fait par chaudière combinée.
Source : SIA 380/1. L’énergie dans le bâtiment.

Les indices de dépense d’énergie indiqués ci-dessus sont destinés à aider le maître de l’ouvrage, l’architecte et le concepteur des installations du bâtiment lors de l’élaboration d’un projet de rénovation.

Grâce à des méthodes actuellement connues et éprouvées, et moyennant des investissements raisonnables, ces valeurs qui se fondent sur de nombreuses études et expériences pratiques pourront être atteintes à condition de prendre des dispositions appropriées lors de l’étude du projet et de sa réalisation. Ces dispositions ne portent d’ailleurs pas atteinte au confort dont les utilisateurs ont l’habitude.

Des écarts plus importants par rapport à ces valeurs de comparaison peuvent apparaître, notamment lorsqu’un ouvrage abrite des équipements techniques particuliers (par exemple un nombre d’équipements en informatique supérieur à la moyenne, un éclairage particulier ou des machines frigorifiques spéciales) ou lorsque la durée d’occupation d’un immeuble est supérieure ou inférieure à la moyenne admise, ou encore lorsque la demande d’eau chaude diffère de celle prise en compte dans les conditions normales d’utilisation. Celles-ci sont résumées dans le tableau ci-dessous.

Conditions normales d’utilisation (ayant servi de base à l’élaboration des valeurs optimales)

Type d’utilisation :		Villa	Immeuble à appartem.	Foyer	Bâtiment administr.	École	Industrie en général
Température moyenne de l’air ambiant	t_i [°C]	20	20	22	20	20	18
Renouvellement de l’air extérieur (ventilation naturelle)	n [h^-1]	0,4	0,6	0,6	0,8	0,6	0,6
Demande d’énergie nécessaire à la production d’eau chaude	[MJ/Pers.an]	3 000	3 000	3 000	500	500	500
Occupation par des personnes	[m²/Pers.]	50	30	30	20	20	20
Temps d’utilisation	[h/jour]	12	12	16	12	8	12

Comparer aux valeurs optimales en construction nouvelle

On trouvera dans le tableau ci-dessous les valeurs de consommation accessibles (valeurs cibles) pour un nouveau bâtiment, établies en Suisse par la SIA (Société des Ingénieurs et Architectes).

Indices de dépense d’énergie électrique « E_él » recommandés par la SIA, Société suisse des Ingénieurs et Architectes – Bâtiments à construire

Affectation	Consommation cible [kWh / m² x an]
Villas et maisons pour deux familles production d’eau chaude par chaudière combinée, production d’eau chaude par dispositif électrique séparé.	22 36*
Immeubles à appartements production d’eau chaude par chaudière combinée, production d’eau chaude par dispositif électrique séparé.	28 32*
Foyers pour personnes âgées, pour enfants, pour jeunes	28
Hôtels	56
Bâtiments administratifs à ventilation naturelle, à ventilation mécanique dans de grandes parties du bâtiment, à climatisation, (p. ex. banques, sans les centres d’informatique).	22* 49* 70*
Écoles jardins d’enfants, écoles primaires, écoles secondaires, écoles secondaires supérieures, écoles professionnelles et professionnelles supérieures.	8* 28
Magasins simples (sans ventilation ni appareils frigorifiques)	28*
Entrepôts, ateliers, salles de sports	22*
Hautes écoles Grands magasins (à climatisation et froid artisanal) Établissements de soins Hôpitaux (généraux)	56 167 42 52
Piscines couvertes de dimensions moyennes et grandes, de petites dimensions : SR ( surface de référence) inférieure à 3 000 m² environ.	70 100

* Dans ces exemples, les indices de dépense d’énergie comprennent la production d’eau chaude sanitaire électrique; dans les autres exemples (sans *), la production d’eau chaude se fait par chaudière combinée.
Source : SIA 380/1. L’énergie dans le bâtiment.

Conditions normales d’utilisation (ayant servi de base à l’élaboration des valeurs optimales).

Type d’utilisation :		Villa	Immeuble à appartem.	Foyer	Bâtiment administr.	École	Industrie en général
Température moyenne de l’air ambiant	t_i [°C]	20	20	22	20	20	18
Renouvellement de l’air extérieur (ventilation naturelle)	n [h^-1]	0,4	0,6	0,6	0,8	0,6	0,6
Demande d’énergie nécessaire à la production d’eau chaude	[MJ/pers an]	3 000	3 000	3 000	500	500	500
Occupation par des personnes	[m²/pers.]	50	30	30	20	20	20
Temps d’utilisation	[h/jour]	12	12	16	12	8	12

Découvrez cet exemple de suivi des consommations énergétiques au CH Psychiatrique du « Chêne aux Haies ».

Posted By : 25 Sep, 2007

Evaluer la qualité des parois [éclairage]

La lumière est en partie absorbée par les parois du local. Pour atteindre un niveau d’éclairement donné, il faut une puissance installée plus importante si les murs sont de couleur foncée.

Il faut donc examiner la teinte des murs et leur état de propreté.

Exemple.

Niveaux d’éclairement atteints dans un local de 5 x 6 x 3 m, équipé de 6 luminaires directs comprenant chacun un tube fluorescent de 58 W (rendement lumineux du luminaire = 68 %, angle de défilement = 60°).

Couleur des parois		Éclairement moyen en lux	Puissance spécifique (avec ballast électronique) en W/m²/100 lux
Murs	Plafond	Éclairement moyen en lux
Papier peint très clair ρ = 0,70	Plafonnage propreρ = 0,70	608	1,99
Papier peint très clair ρ = 0,70	Plafonnage usagéρ = 0,40	587	2,07
Papier peint foncé ρ = 0,20	Plafonnage propre ρ = 0,70	500	2,42

Dans les chambres, on rencontre principalement de l’éclairage indirect, dirigé vers le plafond. Dans ce cas, la couleur de ce dernier aura une importance primordiale. Il doit absolument être de couleur claire et mate, cette dernière caractéristique pour éviter les taches lumineuses trop éblouissantes.

Concevoir

Rénover le recouvrement des parois.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’utilisation des ordinateurs

Les profils d’utilisation

Le tableau suivant reprend pour un immeuble de bureaux, le mode d’utilisation des ordinateurs en fonction du type de travail (enquête réalisée auprès de 3 500 personnes) :

–	Utilisation régulière %	Utilisation intermittente %	Non utilisateur %
Direction	45	45	10
Dactylo	100	0	0
Employés	52	33	15
Dessinateurs	40	47	13
Comptables	78	7	15
Informaticiens	85	15	0

Un comportement irrationnel d’un point de vue énergétique consiste souvent à maintenir les équipements sous tension alors qu’ils ne sont pas utilisés.

Une attitude extrême, malheureusement souvent rencontrée, est la mise sous tension de son ordinateur le matin dès l’arrivée (pour relever le courrier électronique, taper une lettre, …). L’ordinateur est alors oublié pour la plus grande partie de la journée, mais reste en fonctionnement : « … si on l’éteint, cela prend du temps pour le relancer et il est possible qu’il serve encore durant la journée … »

Ces attitudes vont donc énormément conditionner les consommations énergétiques des équipements informatiques.

On se réfère aux modes d’utilisation décrit par Energy Star. On retrouve une estimation du temps d’utilisation d’un ordinateur :

À domicile en se basant sur une activité liée à la navigation internet et au courrier électronique et ce pendant 300 jours en moyenne par an.
Dans un bureau de taille moyenne en se basant sur la gestion du courrier électronique, la recherche occasionnelle d’information sur internet, le travail avec un traitement de texte et tous les outils de bureautique actuels pendant 240 jours (en tenant compte des WE et des congés).

Dans un bureau avec grande activité (des heures supplémentaires, ça existe encore ?)

Jamais éteint la nuit (profil courant dans un bureau moyen) mais avec le mode « attente » activé.

Toujours actif, ce qui correspond au fonctionnement des serveurs ou des ordinateurs dont la gestion de l’alimentation est désactivée.

Dans le tableau suivant, on retrouve tous les profils d’utilisation :

Type d’utilisation de l’ordinateur	Heures de fonctionnement ( source Energy Star)
Type d’utilisation de l’ordinateur	Mode actif	Mode attente	Mode arrêt
À domicile	2	9	13
Bureau de taille moyenne	4	5	15
Bureau à grande activité	8	2	14
Jamais éteint	4	20	0
Toujours actif	24	0	0

Sous forme graphique, cela donne :

Gestion de l’alimentation électrique de l’ordinateur et de l’écran

On distingue trois façons de gérer l’alimentation électrique :

Gestion désactivée : l’utilisateur travaille en mode « toujours actif ».

Fonction normale : l’utilisateur configure sa machine pour un mode « attente » effectif après 30 minutes (par défaut sur les machines récentes).

Fonction économie d’énergie : ce mode de fonctionnement est similaire à celui d’un portable mais peut être appliqué à un ordinateur classique avec un mode « attente » effectif après 10-15 minutes.

En combinant ordinateur, écran, mode d’utilisation et type de gestion de l’alimentation électrique, on peut déterminer la consommation énergétique annuelle.

Exemple.

Cas 1

On prend un PC multimédia équipé d’un écran CRT de 17″ (tube cathodique classique) installé dans un bureau de taille moyenne et dont la fonction de gestion de l’alimentation électrique passe par les trois états suivants :

Gestion désactivée,
fonction normale,
fonction économie d’énergie.

L’encodage des données dans le calculateur Energy Star donne :

Gestion de l’alimentation électrique	Consommation d’énergie annuelle [kWh/an] ( source Energy Star)
Gestion de l’alimentation électrique	Mode actif	Mode attente	Mode arrêt	Total
Désactivé.	86,4	388,8	91,8	567
Fonction normale.	86,4	64,8	91,8	243
Fonction économie d’énergie.	64,8	68,4	91,8	225

Sous forme graphique :

Cas 2

Tout en gardant le PC multimédia, on remplace l’écran CRT 17″ (à tube cathodique) par un écran de même taille mais de type plat LCD 17″ (à cristaux liquides).

Les résultats sont consignés dans les tableaux et graphiques ci-dessous :

Gestion de l’alimentation électrique	Consommation d’énergie annuelle [kWh/an] ( source Energy Star)
Gestion de l’alimentation électrique	Mode actif	Mode attente	Mode arrêt	Total
Désactivé.	69,6	313,2	79,5	462,3
Fonction normale.	69,6	54	79,5	203,1
Fonction économie d’énergie.	52,2	52	79,5	188,7

Cas 3

L’ensemble de l’installation est remplacé par un portable haut de gamme équipé d’un écran LCD de 17″.

De nouveau, les résultats sont consignés dans les tableaux et graphiques ci-dessous :

Gestion de l’alimentation électrique	Consommation d’énergie annuelle [kWh/an] ( source Energy Star)
Gestion de l’alimentation électrique	Mode actif	Mode attente	Mode arrêt	Total
Désactivé.	16,8	75,6	42,8	135,2
Fonction normale.	16,8	32,4	42,8	92
Fonction économie d’énergie.	12,6	34,2	42,8	89,6

Au vu de l’exemple pris ci-dessus, on peut en conclure que :

L’activation de la fonction « normale », et plus encore la fonction « économie d’énergie », permet de réduire de manière draconienne les consommations dans les espaces de temps où l’utilisateur ne travaille pas sur son ordinateur. Les nouvelles machines, en général, sont configurées par défaut avec la fonction « normale » qui, au bout de 30 minutes d’inactivité de l’ordinateur, le place en mode « attente » (coupure de l’alimentation de l’écran, du disque dur, …).

Visiblement, les écrans classiques CRT (à tube cathodique) sont très gourmands en énergie par rapport aux écrans LCD (à cristaux liquides), soit + 19 %.

Enfin, la venue du portable, vient encore plus bousculer les configurations classiques des ordinateurs. Les consommations sont bien plus faibles.

On divise par 4 les consommations !

Gestion sécurisée de l’alimentation électrique

Il ne faut pas oublier que l’emploi d’un onduleur (alimentation ininterrompue), pour palier aux micro coupures parfois présentes sur le réseau électrique, génère des consommations sachant que la puissance dissipée est, suivant le modèle et ses caractéristiques, de l’ordre de 8 à 25 W.

Exemple.

Un onduleur (UPS) alimentant un PC multimédia et un écran LCD 17″ (à cristaux liquides) fonctionnant toute l’année (8 760 heures) consommera de l’ordre de 87 [kWh/an].

Gestion de l’alimentation électrique	Consommation d’énergie annuelle [kWh/an] ( source Energy Star)
Gestion de l’alimentation électrique	Mode actif	Mode attente	Mode arrêt	Total
Avec onduleur.	86,4	151,8	91,8	330
Sans onduleur.	86,6	64,8	91,8	243

La climatisation

Pour être complet dans l’évaluation des consommations d’énergie, il faut inclure dans le bilan final les consommations qui proviennent de la climatisation (si présente) parfois nécessaire pour réduire les apports internes dus en partie à la bureautique.

Exemple.

On prend un climatiseur avec un COP (coefficient de performance de la machine) de 3 fonctionnant pendant 3 mois.

Le calcul tient compte de :

puissance électrique des équipements / COP x (nombre de mois de climatisation / 12).

Gestion de l’alimentation électrique	Consommation d’énergie annuelle [kWh/an] ( source Energy Star)
Gestion de l’alimentation électrique	Mode actif	Mode attente	Mode arrêt	Climatisation	Total
Avec climatisation	86,4	64,8	91,8	20,2	263,2
Sans climatisation	86,6	64,8	91,8	0	243

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’efficacité énergétique d’une installation de chauffage centralisée

Où part le combustible ? Notion de rendement

L’efficacité énergétique d’une installation de chauffage se traduit par la notion de rendement global d’installation.

Ce rendement représente le pourcentage d’énergie consommée qui est réellement utile au confort des occupants, le complément de consommation servant à compenser les pertes au niveau de la production, de la distribution, de l’émission et de la régulation :

Pertes liées à une installation de chauffage centralisée : cliquez avec le curseur sur les intitulés pour visualiser les différentes pertes.

Ordres de grandeur

Type d’installation	Rendements en % (η_global = η_production x η_distribution x η_émission x η_régulation)
Type d’installation	η_production	η_distribution	η_émission	η_régulation	η_global
Très ancienne chaudière surdimensionnée ou très peu performante, longue boucle de distribution (années 60-70)	75 .. 80 %	80 .. 85 %	90 .. 95 %	85 .. 90 %	46 .. 58 %
Ancienne chaudière bien dimensionnée, courte boucle de distribution	80 .. 85 %	90 .. 95 %	95 %	90 %	62 .. 69 %
Chaudière haut rendement, courte boucle de distribution, radiateurs isolés au dos, régulation par sonde extérieure, vannes thermostatiques, … (années 90 et début 2000)	90 .. 93 %	95 %	95 .. 98 %	95 %	77 .. 82 %
Chaudière mazout à condensation actuelle, bien dimensionnée et qui condense	97 .. 98 %	95 %	95 .. 98 %	95 %	83 .. 87 %
Chaudière gaz à condensation actuelle, bien dimensionnée et qui condense	101 .. 103 %	95 %	95 .. 98 %	95 %	87 .. 91 %

Dans une ancienne installation présentant un rendement global de 50 % (situation extrême), il faut 2 kWh en chaufferie (ou 0,2 litre de fuel, puisque 1 litre de fuel produit 10 kWh) pour 1 kWh utile au confort des occupants.

Dans une installation moderne présentant un rendement global de 90 %, il ne faut plus que 1,1 kWh (ou 0,11 litre de fuel) pour fournir le même kWh.

Ce qui fait pencher le rendement vers 90 %

une nouvelle chaudière qui condense et un nouveau brûleur avec un rendement de combustion voisin de 100 %,
des conduites bien isolées,
un découpage du réseau de tuyauterie conforme aux zones thermiquement homogènes (par façade, par occupation, ..),
la coupure de l’installation en période d’inoccupation,
une régulation locale tenant compte des apports de chaleur gratuits,
…

Ce qui fait pencher le rendement vers 60 %

une chaudière de plus de 25 .. 30 ans, avec un rendement de combustion voisin de 80 %,
une ancienne chaudière gaz atmosphérique,
des conduites en cave non isolées,
des radiateurs logés en alcôve dans un renfoncement du mur extérieur
un circuit hydraulique unique pour tout le bâtiment,
…

Évaluer chacune des pertes

Concrètement, il n’est pas possible de chiffrer le rendement global réel d’une installation de chauffage, certains composants, comme le rendement d’émission ou de régulation ne pouvant être évalués que qualitativement.

Il est cependant possible pour chacune des 4 sources de perte (production, distribution, émission, régulation) d’estimer un potentiel d’amélioration et d’en évaluer l’impact sur la consommation globale.

Évaluer	Évaluer l’efficacité énergétique de la production.
Évaluer	Évaluer l’efficacité énergétique de la distribution.
Évaluer	Évaluer l’efficacité énergétique de l’émission.
Évaluer	Évaluer l’efficacité énergétique de la régulation.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’efficacité énergétique de la gestion de l’eclairage

Gaspillages courants

Constats

Un éclairage enclenché dans un local inoccupé ou encore en présence d’un éclairement naturel abondant est un gaspillage évident. Quelque soit l’usage du bâtiment, les exemples sont fréquents :

Dans les bureaux, des études, menées en Suisse et en Allemagne, ont montré que :

Les luminaires sont enclenchés durant 60 % des heures de travail.

La majorité des utilisateurs enclenche les luminaires en arrivant au travail. C’est le service de nettoyage qui les éteint en fin de journée.

Lorsque des luminaires sont regroupés en deux zones à commande distincte (zone fenêtre et zone fond du local), le taux d’utilisation de tous les luminaires reste pratiquement identique. Ceci signifie que les utilisateurs prennent très peu attention aux apports d’éclairage naturel.

Dans les écoles, des constats similaires sont courants :

L’éclairage reste allumé lorsque la classe est inoccupée : récréation, temps de midi, …

Dans la classe, l’éclairage reste allumé même lorsque l’éclairage naturel est abondant. Par exemple, pour satisfaire les rangées les plus éloignées des fenêtres, toute la classe doit être éclairée car la commande de l’éclairage est unique.

Dans une classe à aménagement variable, on ne peut pas commander l’éclairage en fonction de la zone d’occupation.

Le tableau ne possède pas d’éclairage indépendant de l’éclairage général. Un éclairage spécifique au tableau est non seulement important pour le confort des élèves mais peut entraîner une économie d’énergie. L’expérience montre en effet que, pour compenser un niveau insuffisant de l’éclairage naturel du tableau, l’éclairage général de la classe est utilisée… Pire : en cas de reflets sur le tableau non résolus par un éclairage spécifique, on ferme les tentures du local et on allume l’éclairage artificiel … en présence d’un éclairage naturel suffisant !

Dans les couloirs, l’éclairage artificiel est allumé le matin et le reste … alors qu’il n’y a plus personne ou que l’éclairage naturel suffit.

Explications

Plusieurs raisons peuvent expliquer ces attitudes :

L’indifférence face au problème de l’énergie.

L’utilisation de luminaires basse luminance ne crée plus de points lumineux dans le champ de vision, il faut lever la tête pour s’apercevoir qu’une lampe est allumée.

Le contraste élevé entre le niveau d’éclairement naturel (2 000 à 4 000 lux) et le niveau d’éclairement artificiel (300 à 500 lux) : lorsque l’éclairage naturel prend la relève de l’éclairage artificiel, il l’occulte par son intensité beaucoup plus élevée.

Un système de gestion inefficace (centralisation sans zonage différencié).

Gérer

Organiser une campagne de sensibilisation.

Une installation efficace

S’il apparaît que certains locaux sont éclairés complètement

alors que l’éclairage naturel est suffisant (bureaux, couloirs vitrés, …),

alors qu’ils sont inoccupés (sanitaires, salles de réunion, couloirs, cage d’escalier…),

alors qu’une partie seulement du local est utilisée (bureaux paysagers, …),

alors que l’activité secondaire qui s’y déroule pourrait demander un éclairement moindre (nettoyage, gardiennage, …),

Il faut se demander si les occupants disposent de commandes permettant

D’enclencher l’éclairage par poste de travail, par local individuel ou par zone de même tâche.

D’enclencher partiellement l’éclairage en fonction de la distance aux fenêtres (et de la profondeur du local) ou de la zone d’activité.

d’éteindre automatiquement l’éclairage dans les locaux utilisés pour une courte durée : circulations (couloirs, halls, escaliers), dépôts, sanitaires, salles de réunion, etc., …

d’éteindre automatiquement l’éclairage en dehors des heures de travail.

dans certains cas (commerce par exemple), de couper une partie de l’éclairage (l’éclairage d’accentuation, un luminaire sur deux, …) quand l’activité change (vente -> nettoyage).

Améliorer

Améliorer le système de commande.

Et en éclairage extérieur ?

L’éclairage extérieur ne peut fonctionner lorsque l’éclairage naturel est suffisant. La période d’allumage varie donc avec la saison. Cela vaut la peine d’examiner comment est gérée l’installation à rénover.

Éclairage fluo allumé en permanence sous un passage couvert.

L’éclairage reste-t-il allumé durant la journée ?

Si l’allumage est manuel, l’adaptation à cet horaire variable risque d’être liée à un horaire de travail fixe (on allume en partant le soir et éteint le matin en arrivant).

Une cellule crépusculaire peut commander l’allumage et l’extinction. Il faut cependant vérifier que son comportement soit correct. Un encrassement avancé peut l’empêcher de détecter correctement la venue du jour.

Une simple horloge peut limiter les horaires de fonctionnement.

Dans certains cas (lieux de passage par exemple), un détecteur de présence peut être utile.

Le raccordement au réseau d’éclairage public permet un fonctionnement automatique à horaire variable grâce aux signaux d’allumage/extinction diffusés par le distributeur électrique.

Posted By : 25 Sep, 2007

Estimer le surdimensionnement d’une chaudière

Indice : le temps de fonctionnement annuel

Un indice de surdimensionnement d’une installation est le temps de fonctionnement annuel des chaudières.

On considère souvent qu’une installation correctement dimensionnée doit fonctionner durant 1/3 de la saison de chauffe. Cela signifie que sur les 5 800 … 6 500 heures que dure la saison de chauffe, le brûleur fonctionne à pleine puissance durant 1 500 … 2 000 heures. En dessous de ce chiffre, on considère que l’installation est surdimensionnée d’un facteur :

Facteur de surdimensionnement de la production =
(1 500 … 2 000 [h/an]) / Durée de fonctionnement réelle [h/an]

La valeur « 1 500 … 2 000 h » n’est qu’un ordre de grandeur. En effet, le temps de fonctionnement du brûleur dépend non seulement du surdimensionnement du brûleur, mais aussi du mode d’occupation du bâtiment et de gestion du chauffage (importance des périodes de mise au ralenti), ou encore de la présence d’une production d’eau chaude sanitaire combinée.

On peut connaître le temps de fonctionnement équivalent de l’installation à pleine puissance à partir de la consommation annuelle en combustible.

Sachant que 1 m³ de gaz et 1 litre de fuel équivalent à environ 10 kWh :

Temps de fonctionnement du brûleur [h] =
Consommation [m³/an ou l/an] x 10 [kWh/m³ ou l] / Puissance installation [kW]

La puissance de l’installation dont il est question ici est la puissance maximale de l’installation, c’est-à-dire la puissance maximale du brûleur. Plusieurs cas peuvent se présenter :

Cas 1 : une chaudière au fuel

La puissance du brûleur fuel dépend du calibre du gicleur [gal/h ou kg/h] et de la pression de la pompe [bars] qui définissent le débit de combustible. Ces valeurs sont reprises sur la fiche d’entretien annuel des chaudières. En fonction du type de gicleur (calibré suivant la norme européenne ou suivant la norme américaine), on détermine le débit de fuel suivant une des formules :

où :

q_fuel= débit de fuel
q_gicleur= calibre du gicleur (repris dans la fiche d’entretien)
p = pression de la pompe fuel (reprise dans la fiche d’entretien)

P_brûleur [kW] = q_fuel [litres/h] x 10 [kWh/litre]

Cas 2 : une chaudière au gaz

Dans le cas d’une chaudière gaz à brûleur atmosphérique, le débit de gaz ne peut être réglé. Les renseignements sont donc directement repris sur la plaque signalétique de la chaudière :

soit directement sous forme d’une puissance (« charge calorifique » ou « puissance brute ») en [kW],

soit sous forme d’un débit de gaz en [m³/h] qu’il faut multiplier par 10 [kWh/m³] pour obtenir la puissance en [kW].

Dans le cas d’une chaudière gaz à brûleur pulsé, il faut relever le compteur gaz pendant la durée de fonctionnement du brûleur et diviser le volume de gaz mesuré par la durée de fonctionnement du brûleur en heure :

Puissance brûleur gaz [kW] =
Consommation gaz [m³] / Temps marche brûleur [h] x 10 [kWh/m³]

Si le temps de fonctionnement du brûleur est trop court pour permettre la mesure, une mesure cumulée sur plusieurs périodes de fonctionnement conviendra.

Cas 3 : Plusieurs chaudières ou brûleurs à 2 allures

Dans le cas d’un brûleur 2 allures, le calcul sera fait sur base de la deuxième allure, c’est-à-dire avec la puissance maximale.

Dans le cas d’une chaufferie composée de plusieurs chaudières, on somme la puissance de chaque chaudière.

Attention, dans le cas d’une puissance totale répartie en plusieurs allures de brûleur et/ou plusieurs chaudières, les conclusions que l’on peut tirer du calcul du nombre d’heures de fonctionnement peuvent varier en fonction du type de régulation appliquée.

Exemple.

Un bâtiment de bureaux consomme 25 000 litres de fuel par an. La régulation est estimée comme performante (ralenti nocturne, guère de surchauffes, …). La chaufferie comprend une chaudière de 400 kW dont un extrait de la fiche d’entretien est repris ici :

Selon cette dernière, la puissance du brûleur est de :

10 [kWh/litre] x 5 [gal/h] x 3,78 [litres/gal] x (19 [bars] / 7 [bars]) ^1/2= 311 [kW]

Le temps de fonctionnement du brûleur à cette puissance est de :

25 000 [litres/an] x 10 [kWh/litre] / 311 [kW] = 804 [heures/an]

On peut donc soupçonner en première analyse que la chaudière a une puissance 2 fois trop élevée.

La puissance spécifique en fonction du degré d’isolation du bâtiment

On peut vérifier le dimensionnement d’une installation de production de chaleur en utilisant le tableau suivant :

Puissance de l’installation de chauffage en [W/m³ chauffé]
V/S	Niveau d’isolation globale du bâtiment K
V/S	K55	K65	K70	K150
0,5	38,3	44,8	48	70,1
1	22,7	26	27,6	49,1
1,5	19,9	22,3	23,4	42,1
2	18,6	20,7	21,8	38,6
3	17,4	19,8	20,9	35,1
4	16,2	17	17,4	33,3

Ici, il ne s’agit pas de calculer précisément le niveau K du bâtiment (cela reviendrait à calculer les déperditions du bâtiment) mais plutôt de choisir un ordre de grandeur sur base des exemples suivants :

K55 = le niveau d’isolation obligatoire en Région wallonne pour tout bâtiment assimilé à du logement construit depuis 1996.
K65 = le niveau d’isolation obligatoire en Région wallonne pour tout immeuble de bureaux ou école construits depuis 1996.
K70 = le niveau d’isolation obligatoire en Région wallonne pour tout bâtiment assimilé à du logement construit entre 1984 et 1996.
K150 = le niveau d’isolation d’un ancien bâtiment non isolé et complètement « passoire ».

V/S = le rapport entre le volume chauffé [m³] et la surface déperditive du bâtiment [m²] (surface des parois entourant le volume chauffé : murs extérieurs, murs en contact avec des locaux non chauffés, plancher inférieur, plafond ou toiture).

Ce tableau a été établi pour un taux de renouvellement d’air du bâtiment de 0,7 vol/h, une température extérieure de base de – 8°C et une température intérieure de consigne de 20 °C.

Calculs

Pour adapter ce tableau à votre propre situation. Le dimensionnement d’une chaudière doit se faire selon la norme décrite ci-dessous.

Exemple.

Bâtiment d’école de 15 x 40 m au sol. Les façades sont composées de simples vitrages et de panneaux légers contenant 4 cm d’isolant. Les murs pignons ne sont pas isolés. Le plancher du rez-de-chaussée repose sur le sol et le plafond du premier étage est en contact avec des combles non occupés en non isolés.

Le volume chauffé « V » est de :

40 [m] x 15 [m] x 5,6 [m] = 3 360 [m³]

La surface déperditive du bâtiment « S » est de :

sol = 15 [m] x 40 [m] (sol) + 15 [m] x 40 [m] (plafond) + 40 [m] x 5,6 [m] x 2 (façades) + 15 [m] x 5,6 [m] x 2 (pignons) = 1 816 [m]

V/S = 1,9

Étant donné le type de bâtiment non isolé, on peut grossièrement estimer le niveau d’isolation globale à : K150

Si l’installation de chauffage a été correctement dimensionnée, la puissance installée doit être voisine de :

38,6 [W/m³], soit 38,6 [W/m³] x 3 360 [m³] = 130 [kW]

Remarquons que l’on est loin des 60 W/m³ utilisés par certains chauffagistes qui ne prennent pas la peine de dimensionner la chaudière suivant la norme !

Le dimensionnement suivant la norme NBN B62-003

Les méthodes ci-dessus ne peuvent être utilisées pour dimensionner réellement une installation. Elles ne peuvent servir qu’à donner un ordre de grandeur de la puissance à installer.

Le dimensionnement d’une nouvelle chaudière doit se faire en calculant les déperditions du bâtiment suivant les normes NBN EN 12831 (2003) et NBN B62 – 003. Pour obtenir un outil pour dimensionner votre chaudière suivant la norme, cliquez ici !

Posted By : 25 Sep, 2007

Repérer l’origine des consommations de chauffage

Repérer l'origine des consommations de chauffage

Évaluer l’origine des consommations par défaut

Quelques ordres de grandeur

D’après l’AICVF (Association française des Ingénieurs en Climatique, Ventilation et Froid), les chiffres suivants sont rencontrés :

Pourcentage de la consommation énergétique totale du bâtiment [%]
–	Chauffage et climatisation	Eau chaude sanitaire	Cuisson	Éclairage	Autres
Bureaux	60	8	1	14	17
École	81	6	4	6	3
Établissements de soins	65	11	5	10	9
Hôtels et restaurants	48	13	25	7	7

Parmi ces besoins de chauffage, la ventilation (= chauffage de l’air neuf hygiénique) représente de 20 à 30 % des consommations d’un ancien bâtiment, mais dans un bâtiment bien isolé d’aujourd’hui, elle peut représenter 50 % des besoins totaux de chaleur.

Pour un nouvel immeuble de bureaux climatisé

Sur base des conclusions de l’analyse, voici le bilan énergétique d’un local de bureau aujourd’hui annuel simplifié pour un local type de bureau (non optimisé) :

7 à 10 litres de fuel/m² (ou 7 à 10 m³ de gaz), soit 70 à 100 kWh/m² et 120 kWh électriques au m².
Un coût global d’exploitation de 12,5 €/m².an, pour un coût global d’investissement de l’ordre de 125 €/m² pour l’HVAC.
Dans un immeuble construit aujourd’hui, l’énergie représente donc 125 € par an et par occupant.

En très grosse approximation, on peut retenir que le coût de l’énergie dans un bâtiment se répartit en :

20 % pour le chauffage des locaux et de l’air neuf hygiénique,
20 % pour le refroidissement des locaux,
20 % pour l’éclairage,
20 % pour la bureautique,
20 % pour les auxiliaires (pompes et ventilateurs) et équipements électriques divers.

Les équipements électriques modifient fortement le bilan : tous les PC du bâtiment, sur base de 150 Watts chacun, représentent un fameux radiateur ! La consommation de la chaudière diminue… mais la facture électrique augmente.

Simuler grossièrement la consommation d’un bâtiment particulier

Calculs

Vous pouvez accéder à un petit programme sur Excel, conçu pour simuler de façon fort approximative le chauffage d’un bâtiment.

Il s’applique particulièrement aux bâtiments de type bureaux ou écoles, anciens et non climatisés.

Sur base de caractéristiques propres au bâtiment (type de mur, type de châssis, …), il estime la consommation énergétique annuelle (en kWh/an) par grand poste consommateur (murs, toiture, …) et pour l’entièreté du bâtiment.

En y modifiant certaines données du bâtiment, il est possible d’estimer l’impact d’une amélioration.

Par exemple : que peut-on gagner en remplaçant les vitrages ? Il suffit de modifier le coefficient « U » (encore appelé « k ») de la paroi pour en apprécier l’impact sur la consommation finale.

Bien sûr, c’est une approche approximative ! Par exemple, ce remplacement du vitrage va diminuer quelque peu les pertes par infiltration d’air (coefficient ß) et diminuer également le rendement de la chaudière (qui sera plus surdimensionnée qu’avant). Mais dans la pratique, on a besoin d’ordres de grandeur pour agir, pas du dernier pour cent !

Si vous souhaitez voir un exemple de résultat que l’on peut atteindre par ce petit logiciel, cliquez ici !

Si vous souhaitez calculer le coefficient U d’une paroi particulière, cliquez ici !

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’utilisation des équipements collectifs (imprimantes, fax, photocopieurs)

En principe, les équipements communs à plusieurs personnes tels que imprimantes ou photocopieurs doivent rester en permanence opérationnels, chacun étant susceptible de les utiliser à n’importe quel moment.

A fortiori, c’est également le cas des fax qui doivent rester en attente des messages.

Cependant une simple observation permet de constater rapidement que ces machines ne sont pas utilisées pendant une partie importante du temps, qui varie en fonction du nombre de personnes auxquelles est dédicacé un appareil.

La mise en réseau des ordinateurs accentue encore ce phénomène :

Toute personne peut être susceptible d’utiliser l’imprimante à n’importe quel moment. L’extinction de l’imprimante au moment de l’impression risque de provoquer une perte d’informations.

Au démarrage de l’ordinateur, les imprimantes doivent être sous tension, faute de quoi, certains problèmes (non reconnaissance de l’imprimante par l’ordinateur) peuvent apparaître au moment d’une impression.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’état mécanique du réseau de distribution

Évaluer l'état mécanique du réseau de distribution

Causes de corrosion

Dans des conditions normales d’exploitation, c’est en principe toujours la même eau qui circule dans une installation de chauffage. Il ne faut procéder à un remplissage d’appoint qu’une ou deux fois par année. Dans ce cas, la corrosion intérieure d’une installation est pratiquement négligeable et ne progresse que très lentement.

La principale cause de corrosion sérieuse réside dans un apport prolongé d’oxygène dans le réseau de conduites. Cet apport peut être provoqué par :

Des fuites et donc un remplissage d’appoint fréquent avec de l’eau neuve (contenant de l’oxygène « actif »).

Une dépression localisée dans le réseau, de sorte que de l’air est aspiré par des points inétanches (raccords, purgeurs, …). Il faut en chercher la cause dans un vase d’expansion mal placé ou sous-dimensionné.

Un vase d’expansion défectueux ou sous-dimensionné.

Un ancien vase d’expansion à l’air libre (vase ouvert).

Une autre cause de corrosion peut être la multiplication des types de métaux dans une même installation, comme le mélange de cuivre et d’acier.

Appoint d’eau : un ordre de grandeur

La situation peut être considérée comme anormale et dangereuse pour l’installation si la quantité d’eau ajoutée annuellement dépasse :

1 litre par kW installé

Pour établir ce ratio, il faut évidemment pouvoir chiffrer la quantité d’eau d’appoint, ce qui est quasi impossible sans un compteur d’eau sur l’alimentation de ville.

Contrôle du vase d’expansion

Vase d’expansion à pression variable et à pression constante.

Que se passe-t-il quand un vase d’expansion est trop petit, dégonflé ou encore avec une membrane devenue poreuse ?

Si la membrane se perce, l’eau va remplir l’entièreté du volume du vase d’expansion. A froid, la pression dans l’installation va chuter et le gestionnaire de l’installation aura tendance à remettre de l’eau. Un indice de détérioration du vase : même lorsque la pression est fortement descendue, elle remonte très rapidement dès que l’on ouvre l’arrivée d’eau de ville.

Quand cette eau va chauffer comme plus rien ne pourra reprendre le volume de dilatation de l’eau et, sous la montée en pression, les soupapes de sécurité vont s’ouvrir, rejetant de l’eau (des traces de calcaire et de corrosion au niveau de la soupape est un signe).

Quand l’eau va se refroidir, puisqu’il manque de l’eau, la pression dans l’installation apparaîtra de nouveau trop basse et le gestionnaire rajoutera de nouveau de l’eau. Et ainsi de suite, jusqu’à ce que l’entartrage et la corrosion liés à l’ajout perpétuel d’eau n’attaquent l’installation de façon irréversible.

Comment contrôler un vase d’expansion ?

Un vase d’expansion ne peut jamais être rempli d’eau. Si c’est la cas, l’eau ne dispose plus de volume pour se dilater.

> Contrôle 1 : Un vase doit sonner « creux » lorsqu’on le frappe du côté « air ».

Vase d’expansion à membrane ou à vessie.

> Contrôle 2 : si la pression statique de l’installation diminue et que très peu d’eau suffit pour augmenter brusquement la pression, il y de forte chance que la membrane du vase soit déchirée ou poreuse.

> Contrôle 3 : une pression de gonflage trop faible peut mettre en dépression certaines parties du réseau et provoquer des entrées d’air parasites. Or, il faut savoir qu’un vase d’expansion à pression variable, se dégonfle avec le temps (c’est comme un pneu de voiture). Il faut donc vérifier régulièrement sa pression de gonflage. Pour cela, il faut isoler le vase, le vidanger, vérifier sa pression à vide et le regonfler si nécessaire (un vase d’expansion dispose d’une pipette semblable à celles des roues de voiture).

La pression à respecter doit être égale à :

P_gon[bar] = (h [m] / 10) + 0,3 [bar],

* avec un minimum à respecter de 0,5 bar

où,

h est la différence de hauteur [m] entre le vase d’expansion considéré comme étant au point le plus bas de l’installation et le point le plus haut de l’installation.

> Contrôle 4 : le dimensionnement correct du vase d’expansion est primordial. Cela comprend le choix de son volume, mais également de sa pression de gonflage et de remplissage. Il peut donc être utile, en cas de doute de contrôler le dimensionnement du vase.
Cliquez ici, pour en savoir plus sur :

Concevoir

Le choix, l’emplacement et le dimensionnement correct du vase d’expansion.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’efficacité énergétique du poste ventilation

Analyse quantitative

Cette analyse est purement indicative, elle ne peut constituer à elle seule un critère de décision.

En effet, il est très difficile de donner des valeurs de consommation de référence car elles varient très fort en fonction de facteurs indépendants de l’énergie (hygiène, organisation, choix culinaires, etc). La ventilation peut être plus élevée car on a choisi une cuisine avec beaucoup de friture, grill, cuisson à la sauteuse. En effet, cette cuisson demande des débits d’extraction plus élevés.

Ainsi, si on compare, du point de vue énergétique, sa cuisine avec d’autres cuisines, on ne peut porter un jugement de valeur valable que si les concepts de base choisis sont identiques.

L’ analyse quantitative doit donc être complétée par l’analyse qualitative.

Ainsi, supposons par exemple, pour une cuisine, que l’on aboutisse aux deux conclusions suivantes :

Analyse quantitative : le poste ventilation est globalement peu performant (en Wh/repas).

Analyse qualitative : l’efficacité de la hotte est très moyenne et il n’y a pas de vitesse variable.

Ces deux conclusions se recoupent : si le poste « ventilation » est peu performant, c’est justement, dans l’exemple, parce que l’efficacité de la hotte est très moyenne et qu’il n’y a pas de vitesse variable. La conclusion de l’analyse qualitative vient justifier la conclusion de l’analyse quantitative.

L’analyse quantitative peut aussi venir trouver sa justification dans les concepts de base influençant les consommations.

En revanche, l’évaluation de sa propre situation (mesure ou estimation) permet de mieux comprendre où passe l’énergie de sa cuisine et donc de concevoir une stratégie d’amélioration fondée sur l’analyse des facteurs de consommation (et non pas sur la comparaison avec un modèle moyen et irréel).

Une valeur de référence

Nous avons relevé les ratios suivants, dans des cuisines considérées comme correctes. Ces valeurs sont valables pour une gamme de cuisines collectives allant de 50 à 400 repas par service. Au-delà, ces ratios peuvent diminuer.

Déplacement de l’air	20 Wh/repas
Débits	50 m³/repas

L’énergie consommée pour le déplacement de l’air peut varier facilement de 5 à 50 Wh par repas.

Le débit de ventilation par repas varie dans une fourchette de 12 à 100 m³/repas.

Remarque : la réglementation française exige un minimum de 20 m³ par heure et par repas préparés simultanément.

Évaluer sa propre situation

Évaluer	Vous trouverez comment évaluer la consommation électrique nécessaire au déplacement de l’air (ventilateurs) pour la ventilation de votre cuisine.
Évaluer	Vous trouverez comment évaluer les débits de ventilation de votre cuisine.

Analyse qualitative

En ce qui concerne le transport de l’air, la quantité d’énergie consommée dépasse la quantité intrinsèquement nécessaire. Ainsi, une partie de l’énergie du ventilateur sert, par exemple, à vaincre la résistance du conduit d’air.

En ce qui concerne les débits, il n’est pas possible de capter uniquement l’air vicié en séparant celui-ci de l’air non vicié. Ainsi une partie des volumes concerne l’air non vicié qui sert à transporter l’air vicié. Il s’agit de limiter les premiers au maximum.

Remarque : en période chaude, il peut être intéressant de dépasser les débits strictement nécessaires à la ventilation des cuisines plutôt que de le climatiser.

Les indices permettant de repérer des anomalies sont expliqués un à un. Ils servent à remplir une grille d’évaluation.
L’analyse qualitative de l’efficacité énergétique du poste « ventilation » se fait en passant en revue chacun des points de ventilation.

Repérer les indices d’un bon/mauvais appareil
Grilles d’évaluation

Repérer les indices d’un bon/mauvais appareil

L’efficacité énergétique d’une hotte ou d’un plafond filtrant dépend des paramètres ci-dessous. Les premiers concernent le transport de l’air, les deuxièmes, les débits d’air introduits et les troisièmes concernent la gestion des appareils de ventilation.

LE TRANSPORT DE L’AIR :

Le ventilateur

Techniques

La qualité technologique des moteurs et des pales influence les consommations nécessaires au transport de l’air.

Le conduit d’air

Techniques

Les conduits étroits , fortement coudés ou trop longs freinent le passage de l’air et nécessitent de pousser la puissance électrique des ventilateurs.

LES DÉBITS D’AIR

L’efficacité de la ventilation

L’efficacité de la ventilation n’est pas bonne si certains appareils de cuisson ou de laverie sont placés en dehors de la zone recouverte par une hotte ou un plafond filtrant ou si le débordement ou la hauteur utile de la hotte n’est pas suffisant. De même, la hauteur entre le sol et le bas de la hotte ne doit pas être trop importante. Dans ces cas, il faut augmenter les débits d’air pour obtenir la même efficacité qu’une ventilation bien disposée.

L’efficacité de la hotte

Une hotte à induction ou à effet d’induction, si elle est bien profilée permet de mieux capter l’air là où il est vicié. Elle permet de diminuer les débits de 40 %.
Des filtres à tricot encrassés provoquent des pertes de charges importantes. Cela peut avoir des conséquences négatives sur le confort ou/et sur les consommations.

Gérer

Pour plus d’informations sur l’entretien des filtres.

LES DÉBITS D’AIR

La ventilation avec transfert
Au niveau énergétique, il est avantageux de ventiler la salle de restaurant et la cuisine avec le même air, successivement (gain sur le chauffage ou la climatisation, et gain sur les ventilateurs). Cela a certaines limites : notamment si la cuisine et la salle fonctionnent à des heures trop différentes, ou si la salle a d’autres utilisations (salle polyvalente), nécessitant de ne pas les faire communiquer (pour des raisons d’hygiène de la cuisine).

Concevoir	Pour en savoir plus sur le choix d’un système de ventilation.
Réglementations	Néanmoins, ce système va à l’encontre de la « nouvelle » réglementation sur l’hygiène dans les cuisines collectives qui recommande qu’il n’y ait pas de croisement entre les circuits propres et sales. Dès lors, ce système doit être adapté pour respecter cette réglementation.

LE TRINÔME TEMPS/DÉBIT D’ AIR /TEMPÉRATURE

Il s’agit de conduire la ventilation au bon moment, avec le bon débit (et à la bonne température).

La durée de ventilation

Une durée excessive est surconsommatrice. Cette durée est parfois la conséquence d’un allumage trop précoce (ou trop prolongé) des appareils de cuisson.

Le réglage du débit

Le débit doit être limité au strict nécessaire. Ainsi la présence d’un variateur de vitesse ou d’une commande à plusieurs vitesses (souvent 2) sont des facteurs intéressants si on les utilise effectivement.

La température de l’air

Les excès de température du traitement de l’air sont de loin la cause majeure d’une surconsommation d’énergie.

Les récupérateurs d’énergie thermique

Certaines installations sont équipées de récupérateurs de chaleur sur l’air extrait (pour préchauffer l’air neuf ou pour préparer de l’eau chaude sanitaire).

Les automatismes

Les automatismes (régulateurs / programmateurs) de la température et du débit d’air sont des auxiliaires très efficaces pour réduire la consommation d’énergie, tout en améliorant le plus souvent le confort. Il faut cependant veille à les surveiller très régulièrement, car ils sont source de gaspillage si les réglages dérivent.

Grille d’évaluation – Exemple

Dans les grilles d’évaluation, chacun des paramètres cités ci-dessus a été affecté d’une pondération (incidence quantitative) sous la forme d’un nombre d’étoiles.

Une grille d’évaluation est complétée pour chaque appareil ventilation. L’utilisateur remplit les cases blanches.

POSTE VENTILATION	Type :	Hotte sur fourneau
	Caractéristiques :	Hotte à induction
	Puissance moteur :	3 kW
Efficacité énergétique / Paramètres	Incidence	Note (0 à +/- 3)*	Bilan	Décision
LE TRANSPORT DE L’AIR
Ventilateur	*	+ 2	+ 20
Conduit d’air	**	+ 2	+ 40
LES DÉBITS D’AIR
Efficacité de la ventilation	**	– 2	– 40	à voir
Efficacité de la hotte	***	+ 3	+ 90
Transfert	**	– 3	– 60	non
TRINÔME TEMPS/DÉBITS D’AIR/TEMPÉRATURE
Durée de ventilation	***	– 1	– 30	oui
Réglage du débit	****	– 3	– 120	à voir
Température de l’air	*****	+ 3	+ 150
Récupérateur	***	– 3	– 90	à voir
Automatismes	***	– 3	– 90	non

* : La note résulte d’un examen de l’appareil concerné et de son utilisation.
Exemple : il existe 3 vitesses possibles sur la hotte. Celles-ci sont effectivement utilisées en fonction des besoins.
Le paramètre « réglage du débit » est noté +3 .

0 signifie « sans objet » par rapport aux critiques écrits dans le texte correspondant.

Concepts de base ayant une influence sur les consommations

Il y a d’autres facteurs que l’efficacité énergétique des appareils de cuisson et la façon de les utiliser qui influencent les consommations du poste. Ce sont d’autres considérations que l’énergie qui conduisent au choix de ces concepts.

Nous avons relevé les points suivants :

Le confort

Une cuisine ne respectant pas les débits minimums consomme moins qu’une cuisine les respectant.

Le type de cuisson

Les cuissons à haute température, et surtout celles à l’air libre (grillades, sauteuses et feux vifs) nécessitent de gros débits de ventilation.

La cuisson sous vide, inversement, ne nécessite que des débits très réduits.

De plus, la ventilation est intimement liée à la cuisson. Et donc tous les concepts influençant les consommations du poste cuisson vont influencer celles du poste ventilation.

Posted By : 25 Sep, 2007

Auditer son bâtiment – Mode d’emploi

Remarque : les audits en ligne et les versions Excel correspondantes datent de 2003. Elles sont toujours valables dans le principe de questionnement et dans les propositions d’amélioration énoncées. Toutefois il est possible que certaines valeurs ne soient plus d’actualité.

[1] LES OBJECTIFS

L’audit proposé est extrêmement simplifié, accessible à un gestionnaire technique non spécialisé en évaluation énergétique. Son originalité est de pointer du doigt les gaspillages énergétiques et d’énoncer les améliorations possibles.
Qualitatif et visuel, il ne demande aucun relevé fastidieux (pas de relevé de surfaces, par exemple). Mais il ne faut dès lors pas en attendre l’évaluation chiffrée d’un problème…
Deux entrées possibles :

L’entrée « normale » agrémentée d’images et de schémas, complétée par des boutons pour approfondir l’évaluation et/ou détailler la mise en œuvre de l’amélioration.
L’entrée « pro » réalisée sur fichiers Excel, sans images ni boutons, qui délivre une fiche des améliorations triées par priorité. Ici les coefficients de pondération peuvent être modifiés par l’auditeur.

Dans le premier cas, l’auditeur fait confiance aux coefficients moyens proposés. Dans le deuxième, l’auditeur peut les modifier. Par exemple, s’il se rend compte qu’il est dans une situation très favorable, il augmentera les coefficients de rentabilité et d’impact énergétique utilisés (accès dans la feuille calcul du fichier Excel).

Remarque

Tous les pourcentages d’économie proposés se rapportent au poste concerné et non à l’ensemble de la consommation du bâtiment. Par exemple, si 50 % est proposé pour le placement d’un récupérateur de chaleur sur l’air extrait du bâtiment, cela signifie 50 % du poste « chauffage de l’air neuf ».
Cela ne dit pas ce que représente ce poste dans l’ensemble de la consommation du bâtiment. Pour cela on peut consulter les infos :

[2] LE QUESTIONNAIRE

Le questionnaire permet de repérer des gaspillages énergétiques.
Pour chaque question, 4 réponses sont proposées :

oui	La qualité énergétique est jugée correcte.
non	Il y a gaspillage énergétique. Pour en apprécier l’importance, 3 niveaux d’occurrence sont proposés : marginal (pour une partie minime de l’installation, ou très ponctuellement). fréquent (pour une partie de l’installation, ou pour une partie de sa durée d’utilisation). généralisé (pour toute l’installation et pendant toute sa période de fonctionnement). Ex : soit un parc de 6 photocopieuses. A la question : « Les photocopieuses sont-elles coupées la nuit ? » « 1 » signifie qu’ une ou deux machines restent allumées la nuit et « 3 » souligne le fait que toutes les photocopieuses restent allumées. Cette estimation donnera du relief à l’audit.
?	A cocher si l’information n’est pas connue.
sans objet	A cocher si la question ne concerne pas le bâtiment ou l’installation.

Le bouton permet d’accéder à des informations complémentaires pour répondre à la question et analyser la situation.

[3] LE BILAN

Deux valeurs variant chacune de 1 à 3 sont attribuées aux améliorations proposées :
1° – L’impact : l’amélioration entraîne une économie d’énergie relative* faible (1), moyenne (2) ou importante (3).

*Économie relative par rapport au poste. Par exemple, on attribue un fort impact (3) à une mesure qui permet une économie de 80 % sur la consommation des photocopieurs, ainsi qu’à une autre mesure qui économise 80 % sur la consommation des fax. Mais selon la quantité de chacun de ces équipements présente dans le bâtiment, l’impact en valeur absolue (le nombre de kWh) sera différent !

2° – La rentabilité : l’investissement est peu (1), moyennement (2) ou très rentable (3).
Ces 2 valeurs aident à choisir les améliorations à étudier en priorité selon qu’on attache de l’importance à, respectivement,

diminuer la production de CO₂ du bâtiment et la facture énergétique (impact),
ou à récupérer rapidement son investissement (rentabilité).

Une troisième valeur, intitulée « priorité« , est alors déduite : c’est le produit de ces 2 valeurs et de l’occurrence introduite dans le questionnaire. Elle varie donc de 27 (vraiment prioritaire) à 1 (tout à fait accessoire).
De l’ensemble peut être extrait un véritable plan d’actions : cliquez le bouton pour accéder au détail de mise en œuvre de chaque mesure !

Ce sont bien entendu des valeurs forfaitaires qu’il vous appartient d’évaluer de façon spécifique pour le bâtiment audité (dans Excel, les coefficients sont modifiables). Les améliorations proposées doivent être étudiées en détail et comparées avant d’être appliquées. Cet audit automatisé ne saurait constituer une ligne de conduite à suivre les yeux fermés !

[4] L’ENREGISTREMENT

Par l’entrée « normale« , il est possible d’enregistrer le résultat de l’audit sur votre disque dur. Cependant, à partir de cette copie locale, les hyperliens vers « Énergie + » ne fonctionneront plus.

Par l’entrée « pro« , vous pouvez enregistrer la feuille Excel et la faire fonctionner sur votre disque dur. Vous pouvez y modifier les coefficients d’impact et de rentabilité, ainsi que la formulation des améliorations proposées et des remarques les accompagnant (accès dans la feuille « liste améliorations » du fichier Excel).

Remarque.

Il arrive que le programme excel désactive les macros lorsque le niveau de sécurité choisi est élevé (affichage d’un message à l’ouverture du fichier). Dans ce cas, l’audit ne fonctionnera pas.
Pour remédier à cette situation, vous pouvez modifier le niveau de sécurité : choisissez « Option » dans le menu « Outil ». Sélectionnez ensuite l’onglet « Sécurité ». Cliquez sur le bouton « Sécurité des macros… » situé en bas à droite de la fenêtre, et choisissez le niveau de sécurité moyen ou faible.

Découvrez cet exemple d’audit éclairage dans une école.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’étanchéité à l’air

Importance d’une bonne étanchéité

Le confort

Une mauvaise étanchété à l’air des bâtiments engendre des courants d’air et provoque une sensation d‘inconfort.

Exemple : courants d’air au niveau des joints de fenêtre et de porte.

Un cas typique conduisant à l’établissement d’un courant d’air est celui d’un plateau de bureaux paysager où des fenêtres donnent sur deux façades d’orientations différentes : suite à l’effet du vent, une façade est en surpression et l’autre en dépression, entraînant un courant d’air transversal. Cet effet de courant d’air se fait d’autant plus ressentir que les radiateurs placés devant les fenêtres ne couvrent pas toute la largeur de celles-ci et ne compensent pas l’infiltration d’air froid.

Le même phénomène se présente lorsqu’il y a des portes donnant sur l’extérieur et non protégées par un sas.

De plus, le manque d’étanchéité à l’air engendre un affaiblissement de l’isolation acoustique, ce qui pose surtout problème dans les villes.

Les économies d’énergie / la puissance de chauffe

Les économies d’énergie

En hiver, l’air chaud s’échappe par les fuites d’air d’un bâtiment trop peu étanche, l’air froid s’y engouffre. Un taux de ventilation réel de 0,5 renouvellement/h pour un bâtiment de dimension 60 m x 10 m x 12 m, soit 7 200 m³ va entraîner une consommation hivernale de :

(0,5 x 7 200) [m³/h] x 5 800 [h] x 0,34 [Wh/m³.K] x (15° – 6°) / 1 000

= 64 000 [kWh/an]

où,

5 800 est le nombre d’heures de la saison de chauffe
0,34 Wh/m³xK est la capacité thermique de l’air.
15° est la température moyenne intérieure, tenant compte d’un abaissement nocturne et d’un apport équivalent de 3° par les apports « gratuits »
6° est la température moyenne extérieure hivernale dans le centre de la Belgique

Soit un équivalent de +/- 4 000 € par an , si la chaleur est fournie par du combustible fuel à 0,625 €/litre.

L’impact de l’inétanchéité à l’air d’un bâtiment est d’autant plus important que celui-ci est récent et donc bien isolé. En effet, la part des pertes dues à la ventilation dans le total des déperditions y est beaucoup plus importante.

La puissance de chauffe

Le dimensionnement de l’installation de chauffage se fait sur base des pertes de chaleur par transmission (par les murs, les fenêtres, la toiture, …) et des pertes de chaleur par ventilation. Si l’étanchéité du bâtiment est très mauvaise, les pertes de chaleur par ventilation seront plus importantes que celles dont on aura tenu compte dans les calculs menant au dimensionnement de la chaudière (la norme NBN 62-003 prévoit un taux de renouvellement horaire de l’air de 1), la chaudière sera sous-dimensionnée par rapport aux besoins réels et, par temps très froid, on n’arrivera pas à chauffer convenablement.

Exemple.

Le CSTC a été appelé dans une école où il s’était avéré impossible de chauffer les locaux au-delà de 10 à 13 °C durant les moments froids et venteux de l’hiver 1984-1985, malgré une installation de chauffage correctement dimensionnée. Il a mesuré une étanchéité n₅₀ de 30/h, ce qui correspond à un taux de ventilation réel saisonnier moyen de 1,5/h… Les parois étaient réalisées en blocs de béton poreux, laissés apparents (sans plafonnage). Et par temps venteux, l’air extérieur traversait la paroi…

Mais ce cas est très rarement rencontré.

Le mauvais fonctionnement du système de ventilation

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 précise qu’un système de ventilation mécanique ne peut fonctionner correctement que pour un taux de renouvellement de l’air à 50 Pa (n₅₀) inférieur à 5/h.

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 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])	η₅₀ [m³/h.m]
h < 10	< 3,8
10 < h < 18	< 1,9
h > 18	< 1,3

Source : STS 52 Menuiserie extérieure en bois : fenêtres, portes-fenêtres, façades légères – Bruxelles – 2005.

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.

Comment évaluer sa situation ?

1° possibilité : faire procéder à une évaluation par une société spécialisée

On peut faire réaliser des essais de pressurisation du bâtiment pour mesurer l’étanchéité globale et localiser les fuites. Si cette technique fonctionne bien pour un bâtiment domestique, il semble difficile de l’appliquer pour un bâtiment tertiaire.
On peut procéder à une analyse par gaz traceur : une dose bien connue de gaz est dispersée dans une ambiance; une heure plus tard, on vient mesurer quelle est la teneur du gaz encore présente; si celle-ci est faible, c’est que le taux de ventilation est élevé.

2° possibilité : évaluer approximativement sa propre situation

Ci-dessous, nous vous proposons d’analyser votre bâtiment. Ces observations permettront de situer votre bâtiment par rapport à d’autres bâtiments (statistiques) dans lesquels des mesures de pressurisation ont été faites.

A. Observation de la situation

Observation des parties courantes

On vérifie que les murs, s’ils sont réalisés en matériaux poreux (maçonneries de briques, blocs de béton lourds ou légers, …) sont recouverts d’une couche étanche à l’air. Celle-ci peut être un plafonnage, des plaques de plâtres enrobées correctement rejointoyées, un pare-vapeur correctement placé. Une couche épaisse de peinture filmogène est également valable au niveau de l’étanchéité à l’air. Une couche isolante en matériau synthétique ou en verre cellulaire correctement posée rend également le mur étanche à l’air.
Remarques.

En cas de mur creux dont la maçonnerie intérieure est apparente, l’enduit étanche à l’air peut avoir été placé sur le mur intérieur du côté coulisse; dans ce cas, elle n’est pas visible à l’oeil.

Il arrive que les murs soient enduits jusqu’au faux plafond mais pas au-delà. Dans ce cas, si le faux plafond n’est lui-même pas étanche à l’air, on ressentira des fuites au niveau du faux plafond.

De la même façon, on vérifie que la toiture inclinée, si les locaux sous les combles sont utilisés, dispose d’une bonne étanchéité à l’air. C’est le cas si la finition intérieure est constituée d’un plafonnage, de plaques de plâtre enrobées correctement rejointoyées, de panneaux de fibres de bois liées au ciment, avec enduit. Cette étanchéité à l’air est également assurée avec un pare-vapeur correctement placé ou avec un isolant peu perméable à l’air (mousses synthétiques, verre cellulaire) si celui-ci est correctement posé. Au contraire, le plafond n’est pas rendu étanche par un lambris en planchettes de bois ou par des lamelles en aluminium avec joints ouverts. Il ne l’est pas non plus dès que la finition intérieure est perforée par des canalisations électriques ou pour toute autre raison.

Les toitures plates correctement réalisées (toitures chaudes ou toitures inversées) sont automatiquement étanches à l’air à cause de la présence du pare-vapeur et de la membrane d’étanchéité continue caractéristique des toitures plates. La toiture froide doit être proscrite car la ventilation de l’espace situé entre l’étanchéité et l’isolant augmente les risques de courants d’air néfastes.

Observation des raccords et percements

Les infiltrations d’air peuvent avoir lieu au niveau :

Des châssis de fenêtres :Remarque : on croit souvent que les pertes par les fenêtres représentent la majorité des pertes par infiltrations. Or, il apparaît que ces pertes n’en représentent en moyenne que 20 % bien que, dans certains cas (cas des menuiseries les moins étanches (n50 de 20 à 40 m³/hxm), elles s’élèvent jusqu’à 75 % de la totalité de ces pertes.

Des raccords entre les éléments de la construction (façade/toiture, façade/plancher au niveau de la plinthe, …).

Des percements (passage de conduites, portes, caisson de volet, boîtiers électriques, …).

Des raccords entre les menuiseries et les maçonneries.

Mauvais raccord entre le mur et la menuiserie.

Il convient donc de vérifier la jonction entre les différents éléments de construction, ou un percement dès que ce dernier touche la couche de la façade qui assure l’étanchéité à l’air.
Cette vérification se fait :

Soit à l’œil ou à la main.

Soit à l’aide d’une feuille de papier,par exemple, pour vérifier l’étanchéité à l’air entre l’ouvrant et le dormant d’un châssis, on y place une feuille de papier. Si cette feuille coincée ne se déchire pas lors de la tentative d’extraction, l’étanchéité n’y est sans doute pas terrible…!

Soit à l’aide d’une bougie que l’on place devant les joints des zones à risque.

Des tâches de poussière peuvent également servir d’indice d’une mauvaise étanchéité locale.

Enfin au niveau des fuites évidentes, une mesure plus précise peut être réalisée grâce à un anémomètre à fil chaud.

Au niveau du châssis même, on vérifie qu’il existe un joint entre l’ouvrant et le dormant du châssis. Ce joint d’étanchéité à l’air doit être en bon état et continu on vérifie en particulier sa continuité aux angles où il a tendance à se détacher plus vite. Il doit être dans un même plan sur tout le pourtour du châssis.

On vérifie aussi l’état du joint entre le cadre et le vitrage. Celui-ci ne peut êre fissuré ou décollé. Il ne peut avoir perdu sa souplesse.

B. Confrontation des observations aux statistiques

Certaines études statistiques ont été effectuées sur l’étanchéité de bâtiments existants.
Elles concernent :

l’étanchéité des menuiseries,
l’étanchéité des murs,
l’étanchéité de la toiture inclinée.

En vous basant sur ces études et sur les caractéristiques propres à votre bâtiment, il est possible d’en estimer par comparaison, l’étanchéité. Pour vérification, le résultat obtenu en additionnant les volumes d’air infiltré liés à ces différentes causes, peut être comparé à des observations statistiques :

d’étanchéité globale.

Étanchéité des menuiseries

Les anciennes menuiseries des immeubles existants ne répondent pas aux niveaux d’étanchéité recommandés. Nous n’avons pas trouvé de rapport de mesures faites en Belgique. Par contre, une étude menée aux Pays-Bas par Mr Van Gunst (1959) (1) et Mrs De Gids et Knoll (1981) (2) révèle notamment que :

La plupart des châssis construits avant 1959 ne satisfont pas aux normes néerlandaises modernes.

L’étanchéité des joints varie considérablement. M. De Gids a, en effet, mesuré des valeurs (à 50 Pa) allant de n₅₀ = 1,6 à 36 m³/h.m; M. Van Gunst obtient quant à lui des valeurs de n₅₀ situées entre 1,2 et 34 m³/h.m.

Les déperditions au droit des raccords entre la menuiserie et la maçonnerie ne sont pas négligeables; elles représentent, en moyenne, 40 % des pertes à travers l’ensemble des joints de la menuiserie.

(1) Van Gunst E. – Het raam in onze woning in verband met gezondheid en ekonomie. De Ingenieur, n° 4 en 11 – 1959.

(2) Knoll B. et De Gids W.F. – Luchtdoorlatendheid van 21 gevels met gevelelementen in drie seizoenen. Delft, IMG-TNO, rapport C 490, november 1981.

Les nouveaux châssis (depuis environ 1985), quant à eux, répondent pour la plupart aux exigences requises. Dans le cas contraire, la mauvaise étanchéité est, sauf exceptions, due à un placement peu soigné.

Étanchéité des murs

Des mesures d’étanchéité dans divers bâtiments ont montré que tous les types de murs, s’ils sont plafonnés, sont très étanches : taux de ventilation à 50 Pa(n₅₀) de moins de 1 m³/h.m². Par contre les murs creux en blocs de béton lourds non plafonnés donnent des taux de ventilation à 50 Pa (n₅₀) d’environ 10 m³/h.m².

Étanchéité de la toiture inclinée

Exemples.

Des mesures d’étanchéité ont été réalisées dans 2 écoles de construction récente, dans un immeuble de bureaux et dans une habitation individuelle dont la constitution de la toiture inclinée est donnée ci-dessous.

Finition intérieure (lambris de bois ou lamelle en aluminium avec joints non fermés).
Isolant.
Chevron.
Sous-toiture de type fibres ciment – cellulose.
Tuiles.

Celles-ci ont donné un taux de ventilation à 50 Pa(n₅₀) d’environ 100 m³/h.m².

On a ensuite rajouté une feuille en PVC entre l’isolant et le plafond d’une des classes. Suivant la qualité d’exécution, on a obtenu les résultats suivants lors de nouvelles mesures d’étanchéité.

Conception de la toiture	n_{50 (1/h)}
Pas de feuille de PVC entre l’isolant et le plafond	27
Une feuille de PVC (0,2 mm) entre l’isolant et le plafond, pas de bande adhésive sur les joints.	12
Une feuille de PVC (0,2 mm) entre l’isolant et le plafond, bande adhésive sur les joints.	5

Étanchéité globale

L’étanchéité de 45 écoles a été mesurée entre 1986 et 1987. Il est apparu que l’étanchéité des bâtiments varie très fortement : le taux de renouvellement d’air à 50 Pa (n₅₀) varie de 0,5/h à 40/h. Il n’y a pas que les bâtiments les plus anciens où l’étanchéité à l’air est faible. Plusieurs bâtiments récents mesurés étaient très peu étanches à l’air; la plupart du temps, cette mauvaise étanchéité était due à des fuites d’air au niveau de la toiture.

Taux de ventilation à 50 PA de bâtiments en fonction de l’année de construction.

À partir des mesures dont il est question ci-dessus mais également d’autres mesures, on peut dire, d’une façon plus générale, que l’étanchéité à l’air des bâtiments en Belgique varie grosso-modo de n₅₀= 1/h à n₅₀ = 30/h.

C. Évaluation des débits d’air par des ouvertures dans la façade (vitre cassée, porte ouverte, …)

Petite ouverture
À titre de repère, la vitesse de l’air s’²chappant d’une petite ouverture dans une façade (vitre brisée, fente sous une porte, fente de boîte aux lettres, …) est en moyenne de l’ordre de 1 m/s. Cette valeur est valable tant que la section d’ouverture ne dépasse pas 0,5 m². Mais pour la facilité mnémotechnique, on peut calculer la perte énergétique liée à un trou d’1 m² dans une enveloppe. Un débit de 1 m³/s (1m² x 1 m/s) s’échappera, ce qui va entraîner une consommation hivernale de :

1 [m³/s] x 3 600 [s/h] x 5 800 [h/saison chauffe] x 0,34 [Wh/m³.K] x (15° – 6°;) / 1 000

= 63 000 [kWh/an]

où :

15° est la température moyenne intérieure, tenant compte d’un abaissement nocturne et d’un apport équivalent de 3° par les apports « gratuits »,
6° est la température moyenne extérieure hivernale dans le centre de la Belgique,
0,34 Wh/m³.K est la capacité thermique de l’air.

Retenons donc un équivalent de +/- 4 000 € par an et par m² d’ouverture permanente, si la chaleur est fournie par du combustible fuel à 0,625 €/litre.
Grande ouverture
Si l’ouverture est plus importante (ouverture permanente d’une porte d’entrée du bâtiment, par exemple), le phénomène est plus complexe. On constate que de l’air chaud va s’échapper en partie supérieure de la porte et que de l’air froid le remplacera en partie inférieure. Au centre l’écoulement d’air sera pratiquement nul (tourbillons).

On peut approcher le débit d’air par la loi empirique suivante :

Débit = C x Section x (g x Hauteur x DeltaT°/T° ext) exp (1/2)

les températures sont exprimées en Kelvin,
où le coefficient C est généralement pris égal à 0,15 … 0,2
et où « exp (1/2) » signifie qu’il faut prendre la racine carrée de la parenthèse.

Exemple : soit une porte de 1,8 sur 2 m de section, une température intérieure de 20°C et extérieure de 6°C, soit 279 K.

Débit = 0,15 x 3,6 x (9,81 x 2 x 14/279) exp (1/2) = 0,53 m³/s. Une vitesse moyenne de sortie d’air au travers de la porte est donc de 0,53/3,6 = 0,15 m/s.

Remarque : le rapport de conférence du CSTC, Ventilation and Air Quality in Belgian Buildings : a state of the art. / 9th AIVC Conference, Gent, Belgium, 12-15 september 1988 / par P. Wouters, ainsi que l’article La ventilation et l’infiltration dans les bâtiments : la situation en Belgique. / par P. Wouters ont été largement utilisés pour écrire ce chapitre.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer la consommation des scanners

Puissance en fonction du mode de fonctionnement

Le marché étant tellement vaste, on se réfère à une étude menée par Energy Star qui intègre sur son site un module de calcul des consommations de différents équipements de bureautique.

Les tableaux et les graphiques ci-dessous montrent des puissances moyennes pour des scanners couramment rencontrés sur le marché en intégrant 4 modes de fonctionnement (actif, prêt, attente et arrêt).

La différence des puissances dissipées entre les modes « attente » et « prêt » est :

En mode « attente » (ou standby), le scanner est en veille prolongée et il ne peut pas directement numériser un document. Il y a donc très peu de puissance dissipée.

En mode « prêt » (ou ready), le scanner est prêt à numériser un document.

Type de scanner	Puissance moyenne [W] ( source Energy Star)
Type de scanner	Mode actif	Mode Prêt	Mode attente	Mode arrêt
Scanner conventionnel.	36	24	0	0
Scanner labellisé.	36	24	12	0

Source Energy Star.

A priori, au niveau de la puissance, il n’y a pas de différence fondamentale entre un scanner conventionnel et un scanner labellisé.

Les différences se situent au niveau des temps de gestion dans les différents modes de fonctionnement.

Mode de fonctionnement

Une étude américaine (LBNL 2004 : Lawrence Berkeley National Laboratories) sur les consommations d’énergie électrique montre que les scanner sont branchés 365 jours/an.

Pour des équipements conventionnels et labellisés le nombre d’heures de fonctionnement par type de mode est repris ci-dessous sous forme de tableau et de graphique :

Type de scanner	Heure moyenne [h/an] ( source Energy Star)
Type de scanner	Mode actif	Mode Prêt	Mode attente	Mode arrêt
Scanner conventionnel.	0,1	7,6	0	16,3
Scanner labellisé.	0,1	0,5	7,1	16,3

Energy Star.

Les constructeurs d’équipements labellisés basent l’économie d’énergie sur la réduction de la période où le scanner est en mode « prêt ».

Consommation énergétique

Voyons en termes d’énergie consommée ce que cela donne. Les résultats sont repris dans le tableau et sous forme graphique ci-dessous :

Type de scanner	Consommation moyenne [kWh/an] ( source Energy Star)
	Fonction basse énergie pas activée ou pas disponible		Fonction basse énergie activée
	Toujours allumé (BEPA/TA)	Éteint en fin de journée (BEPA/EFJ)	Toujours allumé (BEA/TA)	Éteint en fin de journée (BEA/EFJ)
Scanner conventionnel.	214	69	0	0
Scanner labellisé.	214	69	108	37

Source Energy Star.

On voit tout de suite l’efficacité de la fonction attente du scanner labellisé. Toutefois, il faudra être attentif que cette fonction soit activée par défaut dès l’acquisition de l’équipement ou de ne pas oublier de la mettre en fonction.

Exemple.

Pour argumenter l’intérêt de posséder un équipement labellisé et activé, on peut calculer l’économie moyenne annuelle sur un parc de x machines en considérant que :

Le nombre de jour de fonctionnement est de 365 jours/an,
la proportion de machines allumées 24h/24 est de 59 %,
la proportion d’équipements labellisés est de 60 %.

et en reprenant les consommations énergétiques du tableau ci-dessus :

On applique la formule suivante (Energy Star) :

> Pour les équipements labellisés la consommation moyenne annuelle ramenée à un seul équipement est de :

(1 – 0,59) x 0,6 x kWh/an_BEA/EFJ+ (1 – 0,59) x (1 – 0,6) x kWh/an_BEPA/EFJ

+ 0,59 x 0,6 x kWh/an_BEA/TA + 0,59 x (1 – 0,6) x kWh/an_BEPA/TA

(1 – 0,59) x 0,6 x 37 [kWh/an] + (1 – 0,59) x (1 – 0,6) x 69 [kWh/an]

+ 0,59 x 0,6 x 108 [kWh/an] + 0,59 x (1 – 0,6) x 214 [kWh/an]

109 [kWh/an]

> Pour les équipements non labellisés la consommation moyenne annuelle ramenée à un seul équipement est de :

(1 – 0,59) x kWh/an_BEPA/EFJ+ 0,59 x kWh/an_BEPA/AT

(1 – 0,59) x 69 [kWh/an] + 0,59) x 214 [kWh/an]

155 [kWh/an]

L’économie est dès lors de :

1 – (109 [kWh/an] / 155 [kWh/an]) = 0,3 ou de 30 %

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’efficacité thermique et énergétique des meubles frigorifiques fermés

Certifications et normes

Les certifications sont en général des initiatives volontaires de la part des constructeurs pour permettre aux bureaux d’études, fournisseurs et utilisateurs de choisir correctement leurs équipements en comparant des pommes avec des pommes dans le cadre d’une concurrence saine. Une certification est accordée à un fabricant lorsque l’équipement testé selon un protocole de mesure préétabli, identique pour tous les équipements de la même famille et basé sur les normes EN en vigueur.

EUROVENT site

Caractéristiques certifiées

Dans le domaine de l’HVACR (Heating Ventilation Air Conditioning and Refrigeration), une certification qui donne une bonne garantie de qualité notamment au niveau énergétique est EUROVENT . Les exigences des fabricants, à savoir la puissance, la consommation d’énergie et le niveau sonore sont correctement évalués dans le cadre de la demande de certification, et ce, conformément aux normes EN en vigueur.
Pour les meubles frigorifiques, la certification EUROVENT porte plus particulièrement sur les caractéristiques de performances énergétiques suivantes :

la consommation d’énergie électrique de réfrigération REC (du groupe de froid) en [kWh/j];
la consommation d’énergie électrique directe DEC (avec 12 heures d’éclairage) en [kWh/j]. Attention que pour les meubles à groupe de condensation incorporé, DEC est égal à la somme de toutes les énergies électriques consommées par le meuble frigorifique incluant l’énergie du compresseur ;
la consommation d’énergie électrique totale TEC en [kWh/j], avec :
- TEC pour les meubles à groupe de condensation séparé = REC + DEC ;
- TEC pour les meubles à groupe de condensation incorporé = DEC.

Les essais sont effectués en fonction du type de meubles et dans des conditions d’ambiance pré-définies et pour des températures de denrées spécifiques à l’usage du meuble :

Les types d’application.

Application à utiliser pour	Température positive Denrées réfrigérées	Température négative Denrées congelées, surgelées et crèmes glacées
Horizontal
1	Réfrigéré, service par le personnel.	Surgelé.
2	Réfrigéré, service par le personnel.	Surgelé, avec réserve incorporée.
3	Réfrigéré, ouvert, mural.	Surgelé, ouvert, muraltop, …
4	Réfrigéré, ouvert, îlot.	Surgelé, ouvert, îlot.
5	Réfrigéré, vitré,mural.	Surgelé, vitré,mural.
6	Réfrigéré, vitré, îlot.	Surgelé, vitré, îlot.
Vertical
1	Réfrigéré, semi-vertical.	Surgelé, semi-vertical.
2	Réfrigéré, à étagères.	Surgelé, à étagères.
3	Réfrigéré, pour chariot à façade amovible.
4	Réfrigéré, à portes vitrées.	Surgelé, à portes vitrées.
Combiné
2	Réfrigéré, haut ouvert, bas ouvert.	Surgelé, haut ouvert, bas ouvert.
2	Réfrigéré, haut ouvert, bas fermé.	Surgelé, haut ouvert, bas fermé.
3	Réfrigéré, haut à portes vitrées, bas ouvert.	Surgelé, haut à portes vitrées, bas ouvert.
4	Réfrigéré, haut à portes vitrées, bas fermé.	Surgelé, haut à portes vitrées, bas fermé.
5	Multi température, haut ouvert, bas ouvert.
6	Multi température, haut ouvert, bas fermé.
7	Multi température, haut à portes vitrées, bas ouvert.
8	Multi température, haut à portes vitrées, bas fermé.

Source EUROVENT.

Les conditions d’ambiance sont :

Classes de climat des chambres test	Température sèche [°C]	Humidité relative [%]	Point de rosée [°C]	Humidité absolue [g_d’eau/kg_{air sec}]
0	20	50	9,3	7,3
1	16	80	12,6	9,1
2	22	65	15,2	10,8
3	25	60	16,7	12
4	30	55	20	14,8
5	27	70	21,1	15,8
6	40	40	23,9	18,8
7	35	75	30	27,3
8	23,9	55	14,3	10,2

Source EUROVENT.

Les classes de températures des paquets de denrées tests sont :

Classe de température des paquets tests	La plus haute température du paquet test le plus chaud doit être supérieure à [°C]	La plus basse température du paquet test le plus froid doit être supérieure à [°C]	La plus basse température du paquet test le plus chaud doit être inférieure à [°C]
L1	-15	–	-18
L2	-12	–	-18
L3	-12	–	-15
M1	5	-1	–
M2	7	-1	–
H1	10	+1	–
H2	10	-1	–

Source EUROVENT.

Consommation d’énergie annuelle conventionnelle CAEC

La consommation d’énergie électrique de réfrigération (REC) est une valeur conventionnelle qui ne peut pas être directement utilisée pour calculer la consommation d’énergie annuelle dans un magasin. Pour obtenir une idée grossière de la consommation annuelle d’un meuble, une formule conventionnelle a été acceptée par les fabricants participant au programme EUROVENT Certification pour un meuble fermé, réfrigéré à étagères.

CAEC [kWh/m².an] = 365 [jours/an] x (DEC + 0,5 x REC) [kWh/j] / TDA [m²]

où :

(DEC + 0,5 x REC) / TDA = Coefficient conventionnel prenant en compte :
- la stratification conventionnelle de température dans un magasin de plus de 600 m²;
- la répartition temporelle conventionnelle des conditions d’ambiance d’un magasin pendant l’année.

Valeurs européennes moyennes TEC / TDA

Le tableau ci-dessous donne un exemple des valeurs moyennes des consommations pour le marché européen. Les valeurs ont été collectées et moyennées par le groupe WG14 d’Eurovent / Cecomaf sur la base des chiffres fournis par les fabricants et l’expérience de terrain.
Les valeurs ont été établies pour les classes de température des paquets M définies en laboratoire :

Famille de meubles	Classe de température du meuble (classe de l’ambiance + denrée)	Moyenne européenne TEC /TDA [kWh/jour.m²]
Pour meubles à groupe de condensation incorporé
IHC1, IHC2, IHC3, IHC4	3H2	8,2
IHC1, IHC2, IHC3, IHC4	3H2	9,6
IVC1, IVC2, (IVC3)	3H2	17,3
IVC1, IVC2, (IVC3)	3H2	21,0
IVC4	3M1	13,9
IHF1, IHF3, IHF4	3L3	21,5
IHF1, IHF3, IHF4	3L1	36,0
IHF5, IHF6	3L1	17,8
IVF4	3L1	30,5
IYF1, IYF2, IYF3, IYF4	3L3	32,3
IYM6	3H2/3L1	25,3
Pour meubles à groupe de condensation séparé (à groupe extérieur)
RHC1	3H	6,2
RHC1	3M2	6,7
RHC3, RHC4	3H	5,5
RHC3, RHC4	3M2	5,8
RVC1, RVC2	3H	10,1
RVC1, RVC2	3M2	12,3
RVC1, RVC2	3M1	13,4
RVC3	3H	13,8
RHF3, RHF4	3L3	13
RVF4	3L1	28,5
RVF1	3L3	29

Source EUROVENT.

H = horizontal, V = vertical, Y = combiné, C = réfrigéré, F = surgelé, M = multi-température, A = Assisté, S = libre service, R = groupe de condensation séparé, I = groupe de condensation incorporé

Norme

EN ISO 23953 : Meubles frigorifiques de vente- partie 2 : classification, exigences et méthodes d’essai (ISO 23953 : 2005)

EUROVENT se base principalement sur cette norme pour certifier les meubles frigorifiques.

Consommation énergétique certifiée

Actuellement, la plupart des constructeurs, comme le montre le chapitre précédent, se fient aux résultats donnés par la certification EUROVENT. La méthode d’essai est très précise et permet, entre autres, de déterminer :

la qualité du meuble pour maintenir les températures escomptées à l’intérieur du volume utile de chargement ;
les consommations énergétiques globales.

Les essais sont réalisés dans des conditions de températures elles aussi précises.

Exemple.

Un meuble RVF4 travaillant dans une classe de température 3L1 signifie que :

le type d’application est 4; à savoir : Surgelé, Vertical à portes vitrées

la température et l’humidité de l’ambiance dans laquelle est plongé le meuble est :

Classes de climat des chambres test	Température sèche [°C]	Humidité relative [%]	Point de rosée [°C]	Humidité absolue [gd’eau/kgair sec]
0	20	50	9,3	7,3
1	16	80	12,6	9,1
2	22	65	15,2	10,8
3	25	60	16,7	12
4	30	55	20	14,8
5	27	70	21,1	15,8
6	40	40	23,9	18,8
7	35	75	30	27,3
8	23,9	55	14,3	10,2

les températures souhaitées au niveau des denrées sont :

Classe de température des paquets tests	La plus haute température du paquet test le plus chaud doit être inférieure à [°C]	La plus basse température du paquet test le plus froid doit être supérieure à [°C]	La plus basse température du paquet test le plus chaud doit être inférieure à [°C]
L1	-15	–	-18
L2	-12	–	-18
L3	-12	–	-15
M1	5	-1	–
M2	7	-1	–
H1	10	+1	–
H2	10	-1	–

pour un type de meuble précis, on détermine la consommation énergétique moyenne:

Famille de meubles	Classe de température du meuble (classe de l’ambiance + denrée)	Moyenne européenne TEC /TDA [kWh/jour.m²]
Pour meubles à groupe de condensation séparé
RVF4	3L1	28,5

Source EUROVENT.

La valeur de 28,5 [kWh/jour.m²] est donc une consommation moyenne établie pour l’ensemble des meubles verticaux négatifs à groupe de froid séparé, à étagères et à portes vitrées.

Lorqu’on analyse de plus près un cas spécifique de meuble, EUROVENT donne les valeurs suivantes pour un RVF4 3L1:

Modèle

Réfrigérant

Agencement interne

Nombre d’étagères

Rideau de nuit

DEC pour 12 heures d’éclairage [kWh/jour]

REC [kWh/jour]

Surface totale d’exposition

TDA [m²]

TEC/TDA [kWh/jour.m²]

…

R404A

HNLS (ou étagères horizontales non éclairées

non

25,6

27,7

2,41

22,1

Sachant que ce type de meuble a une ouverture TDA de 4,12 [m²] pour une longueur L de 2,95 [m], on peut évaluer la puissance moyenne absorbée par le meuble. Soit :

P_moyen = TEC x (TDA / L) / 24 [kW/ml] (où ml = mètre linéaire)

P_moyen = 22,1 [kWh/jour.m²] x (2,41 [m²] / 2,34 [m]) / 24 [h/jour]

P_moyen = 0,94 [kW/ml]

Tout ceci signifie que les essais aboutissant à une certification du meuble frigorifique sont réalisés dans des conditions d’ambiance tout à fait particulières. Cette certification est naturellement nécessaire pour permettre aux bureaux d’études en technique spéciale ou au maître d’ouvrage de pouvoir comparer les meubles de même classe ou de même famille ensemble. Les résultats des mesures des consommations énergétiques sont des moyennes, mais ne représentent pas les consommations réelles en fonction des conditions ambiantes de température et d’humidité variables à l’intérieur du commerce.

Apports thermiques

Le meuble frigorifique fermé subit en permanence des agressions de l’extérieur ou de l’intérieur sous forme d’apports thermiques et hydriques. L’évaporateur installé dans le meuble doit en permanence les combattre par échange thermique avec l’air en convection forcée qui le traverse.

Apports externes classiques

Les agressions externes représentent une bonne partie des apports thermiques. Elles sont dues aux conditions d’ambiance (température et humidité) des zones de vente entourant les meubles.

On retrouve principalement :

les apports de chaleur par les parois P_pen(convection de surface et conduction au travers des parois);
les apports de chaleur par les portes lorsque celles-ci sont ouvertes;
les apports de chaleur par rayonnement P_ray des parois de l’ambiance avec celle du meuble au travers des vitres des portes lorsque celles-ci sont fermées.

Apports de chaleur par pénétration P_{pen_isolant} au travers des parois isolées

Coupe d’un meuble « positif » (isolant en polystyrène en moyenne de 3 cm).

Coupe d’un meuble « négatif » (isolant en polystyrène en moyenne de 5 cm).

Les parois des meubles se composent généralement de panneaux sandwich (acier/isolant/acier) qui limitent les pénétrations de chaleur par conduction de l’ambiance des zones de vente vers l’intérieur du meuble. Les déperditions négatives ou pénétrations au travers des parois sont fonction :

de la composition des parois;
de l’importance des surfaces de pénétration;
de l’écart de température de part et d’autre des parois.

On évalue l’apport de chaleur par pénétration P_{pen_paroi} par la relation suivante :

P_{pen_paroi} = K _{moyen_paroi} x S_paroi x (T_ambiance – T_interne) [W]

Pour autant que l’écart de température entre l’ambiance et l’intérieur du meuble frigorifique reste constant, les apports internes par pénétration sont théoriquement constants de jour comme de nuit.

Dans le cas des meubles frigorifiques fermés, les températures d’application sont souvent négatives et, par conséquent, les épaisseurs d’isolants sont souvent plus importantes.

Le coefficient K_{moyen_paroi} s’exprime par la relation suivante :

K _{moyen_paroi} = _λparoi / e_paro_i [W/m².K]

où :

_λparoi : coefficient de conductivité thermique (il est en général compris entre 0,02 et 0,03 [W/m.K])
e_paroi : épaisseur de l’isolant (pour les applications en froid négatif, les épaisseurs peuvent aller jusqu’à 6 [cm].

K _{moyen_paroi} = 0,02 / 0.06

K _{moyen_paroi} = 0,33 [W/m².k]

Apports de chaleur par pénétration P_{pen_vitrage} au travers des portes fermées

Tout comme les parois isolantes, les portes qu’elles soient vitrées ou pas, sont soumises au même écart de température. Les déperditions négatives ou pénétrations au travers des parois sont donc aussi fonction :

de la composition des parois (K_{moyen_paroi} = 3 [W/m².K] pour un double vitrage par exemple);
de l’importance des surfaces de pénétration;
de l’écart de température de part et d’autre des parois.

On évalue l’apport de chaleur par pénétrationP_{pen_vitrage} par la relation suivante :

P_{pen_vitrage} = K _{moyen_paroi} x S_paroi x (T_ambiance – T_interne) [W]

Apports de chaleur P_{joint_porte} par convection au travers des joints de portePour autant que l’écart de température entre l’ambiance et l’intérieur du meuble frigorifique reste constant, les apports internes par pénétration sont théoriquement constants de jour comme de nuit.

Apports de chaleur P_{joint_porte} par convection au travers des joints de porte

Le joint de porte est un élément essentiel dans la fonctionnalité du meuble fermé. En effet, dans la pratique, à chaque ouverture de porte, l’humidité de l’ambiance externe au meuble vient se condenser et même givrer sur sa surface vu sa basse température. Il en résulte lors de la fermeture de porte que le joint risque :

soit de coller contre la paroi du meuble et donc d’empêcher l’ouverture suivante;
soit, par accumulation de givre ou de glace, de ne plus assurer l’étanchéité du meuble (le bilan énergétique se dégrade).

L’échange avec l’ambiance externe au meuble est directement fonction des caractéristiques du joint et de la qualité du contact avec la structure portante.

On évalue l’apport de chaleur par pénétration P_{joint_porte} par la relation suivante :

P_{joint_porte} = C_air x q_fuite x l x (T_ambiance – T_interne) [W]

où :

C_air : capacité calorifique approchée de l’air volumique de l’air humide (soit C_air= 2 kJ/m³.K)
q_fuite : débit de fuite au niveau du joint [m³/s.m];
l : longueur totale du joint de porte [m]

Pour autant que le joint soit entretenu ou soit équipé de cordons chauffants (attention qu’il faudra tenir compte de la perte interne due au cordon), la perte par convection au travers du joint est négligeable.

Apports de chaleur par rayonnement au travers des parois vitrées P_{ray_vitrage}

Les échanges par rayonnement au travers d’une porte vitrée de meuble frigorifique dépendent naturellement de la composition du vitrage et de la longueur d’onde du rayonnement incident.

Un verre clair, par exemple, est transparent au rayonnement visible et à l’infrarouge proche à environ 90 %. À l’inverse, le rayonnement infrarouge lointain (parois environnantes) de passe presque pas.

Spectre de transmission du verre.

Dans les 90 % du rayonnement traversant le verre clair, 30 à 40 % sont absorbés par les denrées, le reste étant, en partie renvoyé à l’extérieur par transmission (90 %), en partie absorbé par le verre lui-même.

Suite à ce qui vient d’être dit, on conçoit aisément qu’il faut éviter le rayonnement solaire direct.

Exemple :

Si on considère un ensoleillement direct d’une puissance spécifique de 1 000 [W/m²]. sur une surface de 1 m² de porte vitrée d’un meuble frigorifique, l’apport est de 1 000 [W], ce qui est évidemment énorme.

En l’absence de rayonnement solaire direct sur les meubles frigorifiques (on essaye la plupart du temps de l’éviter), ce sont :

les parois avoisinantes (à une température de l’ordre de 25-30 °C) qui sont émettrices dans l’infrarouge lointain (IR lointain à grande longueur d’onde). Cette composante, lorsqu’elle interagit avec une ou plusieurs parois vitrées se transforme en chaleur selon le processus de la figure ci-dessus :

Transfert de chaleur par rayonnement infrarouge au travers de parois vitrées.

éventuellement les éclairages de l’ambiance de vente qui eux sont des émetteurs dans le rayonnement visible et l’infrarouge proche (IR proche à courte longueur d’onde).

Bilan énergétique de quelques lampes (C. Meyer et H. Nienhuis)
Type de lampe	Conduction/convection [%]	Rayonnement UV [%]	Rayonnement IR [%]	Rayonnement visible [%]
A incandescence	15		75	10
Tube fluorescent	71,5	0,5	(1)	28
Fluo-compact	80	0,5	(1)	19,5
Halogénure métallique	50	1,5	24.5	24
Sodium haute pression	44		25	31
(1) dans le cas de lampes fluorescentes dont la surface développée est importante, on pourrait séparer le rayonnement IR lointain. Pour les lampes fluo-compact, cette distinction n’est pas d’application.

Source AFE.

En première approximation, en l’absence de rayonnement solaire direct, les apports de chaleur par rayonnement au travers des portes vitrées à plusieurs couches (ce qui est souvent le cas) sont minimes lorsqu’on considère que les éclairages externes aux meubles sont des sources lumineuses :

de bonne qualité telles que les lampes fluorescentes;
éloignées afin d’éviter un échange par convection/conduction;
…

Les vitrages sélectifs tels que ceux que l’on rencontre dans la construction classique permettraient de réduire l’impact du rayonnement lumineux. Cependant, on risquerait de rencontrer des problèmes visibilités des denrées au travers des portes vitrées (reflets).

Apports externes par l’ouverture des portes

En période de vente, les meubles frigorifiques fermés sont sollicités au niveau thermique et énergétique par l’ouverture périodique des portes vitrées. L’atmosphère froide et sèche interne au meuble est mise en contact avec l’ambiance variable des zones de vente, mais d’emblée plus chaude et plus humide. Il va de soi que la sollicitation thermique et énergétique du meuble est tributaire de la « fréquence » d’ouverture et fermeture des portes.

L’apport de chaleur horaire dû à l’ouverture des portes est le suivant :

P_{ouverture_porte} = N_porte x N_ouverture x V_{libre_meuble} x C_air x (T_ambiance – T_interne) / 3600 [W]

où :

C_air : capacité calorifique approchée de l’air volumique de l’air humide (soit C_air= 2 kJ/m³.K)
N : nombre d’ouvertures par heure [h^-1];
V_{libre_meuble} : volume non occupé par les denrées [m³].

Le profil d’ouverture des portes d’un meuble frigorifique peut être représenté par la figure suivante :

Exemple de profil d’ouverture de porte.

Apports internes

Pour maintenir le meuble à température et dans des bonnes conditions de fonctionnement ainsi que pour rendre les denrées attrayantes, des apports internes sont produits.

On retrouve principalement :

les apports de chaleur par l’éclairage P_ecl;
les apports de chaleur par l’intégration des moteurs des ventilateurs dans le réseau de distribution d’air du meuble P_vent (le moteur chauffe);
les apports de chaleur des cordons chauffants des joints de porte P_{cordon_chauf};
les apports de chaleur ponctuels par les systèmes de dégivrage P_deg.

Apports de chaleur par l’éclairage

L’éclairage dans le volume utile de chargement contribue aussi au réchauffement des denrées alimentaires. La chaleur évacuée par l’évaporateur est grosso modo la puissance électrique qui alimente l’éclairage, à savoir la puissance des lampes et des auxiliaires s’ils sont placés dans le volume utile réfrigéré. Généralement, ce sont des tubes fluorescents qui équipent les meubles frigorifiques. Les ballasts qui les alimentent peuvent se trouver ou pas dans le volume utile; d’où l’importance d’avoir des luminaires énergétiquement performants.

L’apport de chaleur procuré par les éclairages est repris dans la relation suivante :

P_ecl = P_{électrique_luminaire} + P_{électrique_ballast} (si dans le volume utile de chargement)[W]

Apports de chaleur des ventilateurs

Les ventilateurs placés dans la reprise d’air, en amont des évaporateurs, dissipent aussi leur chaleur. Tout comme l’éclairage placé dans le volume utile, la puissance électrique alimentant les ventilateurs est transformée en chaleur.

On évalue l’apport de chaleur des ventilateurs P_vent par la relation suivante :

P_vent = P_{électrique_ventilateur} [W]

Apports de chaleur dus au dégivrage

Le dégivrage est un mal nécessaire sachant que les meubles frigorifiques, lorsqu’ils sont ouverts, sont des déshumidificateurs puissants. L’humidité de l’air de l’ambiance, lors de l’ouverture des portes, se retrouve sous forme de givre, de gel ou encore de glace (quand il est trop tard) sur les ailettes de l’évaporateur. L’apport de chaleur lors de l’opération de dégivrage est ponctuel.

On évalue l’apport de chaleur du dégivrage P_deg par la relation suivante :

P_deg = P_{électrique_dégivage} [W]

en froid positif, on essaye d’effectuer un dégivrage naturel en coupant l’alimentation de l’évaporateur en froid;
en froid négatif, on effectue des dégivrages par des résistances chauffantes placées sur l’évaporateur.

Apports de chaleur dus aux cordons chauffants

Les cordons chauffants sont en général placés au niveau des vitrages afin de réduire les risques de condensation au niveau des surfaces vitrées (porte vitrée, miroir, …), des ponts thermiques inévitables, …

On évalue l’apport de chaleur dû aux cordons chauffants P_{cord_chauf}par la relation suivante :

P_{cord_chauf} = P_{électrique_cordon_chauffant} [W]

Bilan énergétique

L’évaluation du bilan thermique permet de préciser la puissance frigorifique nécessaire pour combattre les agressions thermiques du meuble. La puissance frigorifique appliquée à des meubles linéaires et rapportée au mètre linéaire en [W/ml] est un ratio important souvent utilisé par les professionnels pour comparer la performance de différents meubles de même type mais de marque différente (voir certification EUROVENT).

Évaluation théorique des consommations journalières

L’évaluation théorique du bilan énergétique journalier est plus parlante que le bilan thermique des puissances mises en jeu, car elle prend en compte les modifications de régime des apports thermiques tels que l’éclairage pendant la journée, les dégivrages, …, sur une période de 24 heures. Cette période est la même que celle utilisée par EUROVENT pour caractériser les meubles frigorifiques.

Définitions

Les bilans énergétiques de jour et de nuit sont différents. Ils s’expriment par la somme des apports tant internes qu’externes selon la période de la journée ou de la nuit, multipliés par les temps respectifs pendant lesquels les apports interviennent, à savoir :

Bilan énergétique de jour

Q_jour = Σ P_{apports_jour} x t_j_our

Q_jour = (P_{pen_paroi} + P_ecl + P_vent) x t_jour+ P_{pen_vitrage} x (t_jour– t_{ouverture_porte}) + P_{ouverture_porte} x t_{ouverture_porte}

+ P_dégivrage x n_{bre_dégivr} x t_dégivr [Wh/jour]

Bilan énergétique de nuit

Q_nuit = Σ P_{apports_nuit} x t_nuit

Q_nuit= (P _{pen_paroi} + P_{pen_vitrage} + P_vent) x t_nuit [Wh/jour]

Attention que l’on néglige à la fois :

les apports par rayonnement au travers des portes vitrées (pas de rayonnement solaire et peu d’effet thermique de la part des luminaires sachant que le vitrage est au minimum un double vitrage ;

les apports par fuite au niveau des joints en considérant que ceux-ci sont de bonne qualité.

le bilan énergétique journalier représente l’énergie nécessaire à l’évaporateur du meuble frigorifique pour vaincre les apports internes et externes. Il s’écrit de la manière suivante :

Bilan énergétique

Q = Q_jour + Q_nuit[Wh/jour]

Calculs du bilan énergétique d’un meuble fermé vertical négatif

Bilan énergétique

Calculs

Pour évaluer le bilan énergétique d’un meuble frigorifique ouvert vertical.

L’énergie frigorifique journalière est l’énergie froid consommée par l’évaporateur du meuble ouvert.

Q_total = Q_jour + Q_nuit [Wh/jour]
Apports de chaleur	Énergie de jour (10 heures/jour)	Energie de nuit (14 heures/jour)	Energie total journalière
Pénétration paroi	3 870	5 418	9 288
Pénétration vitrage	5 498	7 766	13 264
ouverture des portes	5 733	0	5 733
Ventilation/cordon chaud	2 100	2 940	5 040
Éclairage	2 880	0	2 880
Dégivrage	6 400	0	6 400
Total			42 605
Total/m² d’ouverture de portes			42 605/(4.3 x 1000) = 9,9 [kWh/m².jour]

Puissance frigorifique de l’évaporateur

Vu la présence d’un système de dégivrage électrique (en négatif, le dégivrage naturel ne suffit pas), la détermination de la puissance frigorifique du meuble doit s’effectuer en partant de l’énergie journalière. Soit :

P₀ = (Q_total) / (24 – nombre_dégivrage x temps_dégivrage)

P₀ = 42 605 / (24 – 2 x 0.5)

P₀ = 1 852 [W]

Puissance frigorifique spécifique

La puissance frigorifique spécifique ou couramment connue sous le nom de puissance par mètre linéaire de meuble frigorifique est de :

P_ml = P ₀ / longueur du meuble

P_ml = 1 852 / 2,3

P_ml = 805 [W/ml]

Commentaires

La puissance par mètre linéaire d’un meuble frigorifique fermé négatif à porte fermée est moins énergivore que son homologue ouvert;

le calcul théorique de l’énergie frigorifique journalière du meuble est de 9,9 [kWh/m².jour]. Pour pouvoir la comparer par rapport au TEC d’EUROVENT il serait nécessaire d’y ajouter la consommation du groupe de froid. Pour une installation classique (COP de 1.2 par exemple), la consommation du compresseur serait de l’ordre de 9,9 / 1,2 = 8,25 [kWh/m².jour]. On en déduit le TEC/TDA = 9,9 + 8,25 = 18,15 [kWh/m².jour]. En se référent au tableau de la moyenne européenne des TEC/TDA, pour ce type de meuble, TEC/TDA = 28,5 [kWh/m².jour];

EUROVENT annonce, spécifiquement pour ce type de meuble et pour un fabricant référencé, une valeur de TEC/TDA = 22,1 [kWh/m².jour]; ce qui montre que l’évaluation théorique est en deçà de celle mesurée en laboratoire, soit 18,15 / 22.1 = 0,82 ou 18 % en moins de consommation spécifique du meuble choisi;

Si la moyenne donnée par EUROVENT est de 28,5 [kWh/m².jour], le meuble étudié est donc en dessous de la moyenne européenne, soit : 22,1 / 28,5 = 0,77 ou 23 %. On se rend compte ici que la disparité des consommations des meubles testés par EUROVENT est importante; ce qui signifie qu’en froid négatif, plus encore qu’en froid positif, la qualité de la fabrication des meubles souffle le chaud et de froid. (c’est le cas de le dire).

Puissances frigorifiques spécifiques et températures

Une manière souvent utilisée pour classifier les meubles frigorifiques, est de se baser sur :

la puissance frigorifique spécifique;
ou la puissance frigorifique par mètre linéaire;
ou par module de porte en fonction des conditions classiques définies par EUROVENT (température d’ambiance de 25°C et une humidité relative de 60 %).

Meuble frigorifique fermé à applications négatives

Famille de meubles	Type de rideau d’air	Surface d’exposition [m²/ml] ou [m²/porte]	Température de service [°C]	Puissance frigorifique spécifique [kW/ml]
Meuble vertical self-service en convection forcée	Portes vitrées, rideau d’air interne turbulent.	0,84	-23 à -25	0,8 0,86

Température

La puissance frigorifique est toujours liée à une température d’évaporation qui permet de tenir la température de consigne au sein du meuble frigorifique.

Type de meuble	Température de service interne au meuble frigorifique [°C]	Température de l’évaporateur[°C]
Froid négatif	-18/-20	-30 à -35
Froid négatif	-23/-25	-33 à -38

Influence de l’évaporateur

Il est important qu’un évaporateur soit bien dimensionné pour combattre les apports du meuble. Une surface d’échange insuffisante par rapport aux apports entraîne une saturation de l’évaporateur en température. Pour des applications proche de 0°C, ou dans ce cas franchement négative, la prise en glace ou le givrage est plus rapide entraînant une surconsommation du meuble.

La figure suivante représente l’évolution des températures, à la fois pour l’air qui passe au travers des ailettes d’échange et le fluide frigorigène au travers des tuyauteries :

au fur et à mesure que l’air traverse les différents rangs d’ailettes, sa température diminue selon une loi logarithmique et passe de la température t₁ à la température t₂;

par contre, le fluide frigorigène se vaporise tout au long du trajet inverse à température plus ou moins constante (suivant le type de fluide utilisé) et ce jusqu’au moment où la dernière goutte liquide devient gazeuse (point c où le titre du fluide Xr = 1 : 1 correspond à un fluide totalement gazeux). À partir de ce point, le fluide frigorigène entre dans sa phase de surchauffe et voit sa température augmenter (segment c-d).

L’évaporateur est principalement caractérisé par sa puissance frigorifique :

P_o = K₀ x S_échange x Δtmln

et dépendant des paramètres suivants :

le coefficient global d’échange moyen K₀[W/m².K) s’exprimant sous la forme :

K₀ = f₁ / ((S_échange / (S_i x α_i)) + (1 / (Φ x α_e))

avec :

f₁ : coefficient tenant compte de la chaleur latente intervenant dans le givrage des ailettes d’échange (soit f1 = 1.25 pour le froid positif et 1,05 pour le froid négatif);
Φ : rendement global de la surface d’échange S_échange (Φ ~ 0,65 pour la convection forcée et ~0,75 en convection naturelle pour des échangeurs standards);
α_e : coefficient d’échange moyen par convection pour les surfaces externes.Il est difficile à calculer, mais dépend principalement de la vitesse moyenne de l’air au travers des ailettes (0,6 < vm < 1,2 m/s) et du pas des ailettes (espace entre deux ailettes). En écoulement laminaire, α_eest compris entre 11 et 23 W/m².K et en écoulement turbulent entre 13 et 45 W/m².K;
α_i : coefficient d’échange moyen interne lors de l’ébullition sèche du fluide frigorigène. Lui aussi est très complexe à déterminer, mais dépend principalement du type de fluide frigorigène, de son débit et du diamètre des conduites de l’évaporateur. On parle de 850 à 1 800 W/m².K.

la surface d’échange côté air de l’échangeur S_échange [m²] :

S_échange ~ 2 x V_E / pas

avec :

V_E : volume de l’évaporateur [m³];
pas : espace entre deux ailettes [m].

l’écart moyen logarithmique de température Δtmln* corrigé défini par la relation suivante :

Δtmln* = 0,95 x f₂ x ((t₁ – t₂)/ ln ((t₁ – t_{fluide_frigorigène}) / (t₂ – t_{fluide_frigorigène}))) [K]

avec :

f₂ : coefficient correcteur tenant compte de la surchauffe à la sortie de l’évaporateur
t₁ : température entrée évaporateur [K];
t₂ : température entrée évaporateur [K];
t_{fluide_frigorigène} ou t₀ : température entrée évaporateur [K];

Influence du givrage

Principe de givrage

L’humidité de l’air ambiant de la zone de vente passant au travers des ouvertures de porte migre naturellement vers les parties froides du meuble et plus particulièrement vers l’évaporateur. Cette humidité se condense et givre sur les ailettes pour les applications de froid commercial (même pour les applications « positives », la température d’évaporation est négative par exemple -10°C).

Dans des applications de congélation, il arrive que l’humidité dans l’air se transforme directement en cristaux de neige qui peuvent se fixer par exemple et malheureusement sur les pales des ventilateurs de manière non homogène pouvant entraîner la destruction des ventilateurs.

Formation de givre.

La formation de givre entraîne une réduction de la puissance frigorifique P₀ suite à :

une réduction du débit d’air passant au travers de l’évaporateur;
et par conséquent une augmentation des pertes de charge dans le circuit de refroidissement;
une augmentation de la résistance thermique de la surface de refroidissement;
une chute de la température du fluide frigorigène.

Aussi, il découle de la réduction de débit que l’efficacité du rideau d’air (quand il y en a un) sera moindre en favorisant l’augmentation des apports par induction, le passage accrût de l’humidité de l’air ambiant et l’augmentation de la température de l’intérieur du meuble, … C’est en fait le principe du « chien qui se mange la queue ».

Sur le diagramme psychométrique ci-dessous, le givre qui se forme sur l’évaporateur correspond à l’humidité prise dans l’ambiance de vente et/ou au niveau des denrées non emballées.

Le givrage représente donc une contrainte importante pour le commerçant sachant que :

l’on risque de briser la chaîne du froid;
le meuble frigorifique devra être équipé de systèmes de dégivrage pouvant entraîner des consommations énergétiques supplémentaires.

Il est donc nécessaire d’effectuer des dégivrages réguliers.

Poids énergétique du dégivrage

Quel que soit le type de dégivrage (naturel ou électrique principalement), pendant cette opération, de la chaleur est retirée à la résistance chauffante en première approximation :

pour faire fondre le givre;
par les masses de l’évaporateur, du meuble et des denrées.

Temps de dégivrage

Dans le cas d’un dégivrage électrique et connaissant la puissance de la résistance électrique, il est possible d’évaluer le temps de dégivrage par la relation d’équilibre suivante :

Σénergies absorbées = Σapports énergétiques

Où les apports énergétiques sont l’énergie fournie par la résistance chauffante pendant le temps de dégivrage et l’énergie apportée par l’éclairage, les ventilateurs, …

Influence de l’éclairage

L’éclairage intensif des meubles est-il un critère de vente ?

On sait aussi que les apports internes comme l’éclairage régissent la puissance frigorifique nécessaire au maintien des températures au sein des meubles. La présence d’éclairage au sein du meuble non seulement représente une consommation électrique en soi, mais nuit aussi à la consommation énergétique des groupes de production de froid. En simplifiant, le commerçant passe deux fois à la caisse. Pour tant soit peu que l’efficacité de la production de froid ne soit pas optimisée, sa consommation énergétique sera double.

Le placement d’éclairage dans l’enceinte même réfrigérée est une mauvaise chose en soi. En effet, la plupart du temps, les constructeurs de meubles frigorifiques utilisent des lampes fluorescentes. En effet, ce type de lampes a une basse efficacité lumineuse aux basses températures comme le montre la figure suivante :

Efficacité lumineuse en fonction de la température ambiante.

Influence des ventilateurs

Les ventilateurs fonctionnent en permanence afin de maintenir les températures de consigne au sein des meubles. La puissance électrique nécessaire pour faire tourner les pales du ventilateur et, par conséquent, pour déplacer l’air au sein du meuble, est transformée en chaleur et participe au réchauffement de l’ambiance interne du meuble. Cet apport représente de l’ordre de 3 à 5 % de la consommation énergétique de la production de froid.

Influence des cordons chauffants

Les cordons servant à éviter la présence de buée sur les portes vitrées et à empêcher les portes des meubles mixtes d’être bloquées par le givre ou la glace. Ce type d’apports influence aussi le bilan énergétique du meuble. On estime sa participation à la dégradation du bilan énergétique à ~1 %.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’isolation thermique de la toiture

Connaître les valeurs de référence

Même lorsque cette réglementation n’est pas d’application, cette valeur peut servir de base pour estimer la valeur minimale qu’il serait intéressant d’atteindre en cas de rénovation de la toiture. Généralement, l’optimum économique en rénovation se situe à un coefficient U = 0,3 W/m²K.

Pour les toitures autres que la toiture plate inversée, l’épaisseur d’isolant à poser en fonction du coefficient de conductivité thermique de celui-ci est donnée sur le graphique ci-dessous. Pour chaque isolant, il existe un intervalle de valeurs possibles pour la conductivité thermique. Le diagramme ci-dessous permet de déterminer dans quel intervalle d’épaisseur il faudra se situer en fonction du type d’isolant choisi.

Estimation de l’épaisseur d’isolant nécessaire pour atteindre un U = de 0.3 W/m²K dans le cas d’une toiture plate autre qu’une toiture plate inversée en fonction de la conductivité thermique (λ) ou du type d’isolant choisi (les intervalles de valeurs pour chaque isolant correspondent aux valeurs certifiées).

Pour une toiture inversée, l’isolant généralement retenu est la mousse de polystyrène extrudé (il est à éviter en cas de toiture chaude à cause de son coefficient de dilatation élevé). L’épaisseur d’isolant à poser en fonction de la conductivité thermique est donnée dans le graphique suivant.

Estimation de l’épaisseur d’isolant nécessaire pour atteindre un U = de 0.3 W/m²K dans le cas d’une toiture plate inversée de référence en fonction de la conductivité thermique (λ) ou du type de l’isolant choisi (marques et types – valeurs certifiées).

Si la toiture existante est en bon état, on considère généralement que la limite pour décider d’une rénovation est :

U > 0,6 W/m²K

En effet, en dessous de cette valeur, le temps de retour sur investissement devient assez important. Une rénovation complète ou partielle (finitions, revêtements extérieurs,… ) sera toujours une bonne occasion de renforcer l’isolation.

Pour une toiture autre qu’une toiture plate inversée, elle correspond à une épaisseur approximative d’isolant de :

9 cm de laine minérale,
ou 7 cm de mousse de polyuréthanne,
ou 11 cm de verre cellulaire.

Pour une toiture inversée, elle correspond à une épaisseur d’isolant d’environs :

12 cm de mousse de polystyrène extrudé.

Calculer le niveau d’isolation lorsque la nature et l’épaisseur de l’isolant sont connues

L’isolant thermique est la couche de la toiture qui influence le plus ses qualités thermiques.

En première approximation, le calcul du niveau d’isolation peut se faire en ne tenant compte que de l’isolant et des résistances thermiques d’échange aux surfaces sur base de la formule simplifiée.

U = 1/(Rsi + λ/e + Rse)

avec,

Rsi = résistance thermique d’échange (conditions intérieures)
λ : La conductivité thermique de l’isolant
e : l’épaisseur de l’isolant
Rse = résistance thermique d’échange (conditions extérieures)

Les valeurs à utiliser pour les résistances thermiques d’échange sont données dans le tableau spécifique de l’Annexe VII de l’AGW du 17 avril 2008 :

Exemple.

8 cm de laine minérale certifiée, de marque non déterminée, dont λ vaut 0,041 W/mK (suivant NBN B62-002/A1), entraîne un U approximatif de la toiture de

Rsi = 0.10 m²K/W
e/λ = 0,08/0,041 = 1,95 m²K/W
Rse = 0.04 m²K/W
U = 0.48 W/m²K

Si les autres matériaux constituant la toiture sont connus, il est possible de calculer exactement le coefficient de transmission thermique U de celle-ci.

Calculs

Pour calculer le coefficient de transmission thermique de la toiture.

Le résultat ainsi obtenu n’est fiable que si l’isolant est sec et en bon état. En cas de doute, un sondage est indispensable.

Repérer les indices d’une isolation thermique insuffisante

Lorsque la nature, l’épaisseur et/ou l’état de l’isolant sont inconnus, il convient d’effectuer un sondage à travers la toiture pour les déterminer.

Avant d’effectuer ces sondages, certains indices peuvent indiquer un manque d’isolation efficace.

Le principal indice est la température du plafond en période hivernale.

La condensation sur le plafond est un premier indice de plafond froid dans les locaux humides.

Photo condensation.

La condensation sur une paroi est signe d’absence ou de faiblesse de l’isolation.

Pratiquement, le plafond sera considéré comme une paroi froide lorsque sa température de surface est inférieure de plus de 2 °C à la température de l’air du local. C’est le cas lorsque la toiture n’est pas isolée.

Pour que les valeurs obtenues soient valables, il faut que la toiture soit en régime thermique stationnaire (c’est-à-dire que les températures intérieures et extérieures ne subissent pratiquement pas de variation).
On fera donc ce relevé par temps nuageux, avec une température extérieure moyenne entre celle du jour et celle de la nuit.

Posted By : 25 Sep, 2007

Identifier les causes d’un problème de condensation superficielle

Une trop grande production de vapeur

L’humidité produite peut provenir soit :

De l’occupation du bâtiment

La production de vapeur est très variable en fonction du type de bâtiment (bureaux, école, hôpital, hall de sports, etc.) et de son occupation.

Le tableau ci-dessous indique différentes sources de production de vapeur ainsi que la quantité de vapeur d’eau correspondant

Sources de vapeur d’eau	Production de vapeur d’eau
Un occupant au repos, assis ou avec une légère activité* :	0,055 (kg/h)
Un occupant debout avec une légère activité* :	0,090 (kg/h)
Un occupant debout avec une activité moyenne (travail ménager, travail sur machine, …)* :	0,130 (kg/h)
Plantes vertes**	0,02 à 0,05 kg d’eau par plante et par jour

* : Norme Iso 7730
** : certaines plantes comme le papyrus émettent plusieurs litres d’eau par jour dans l’environnement.

Il est difficile de diminuer de manière significative la production de vapeur de ces différentes sources à l’intérieur d’un bâtiment. Par contre, afin que l’augmentation du taux d’humidité due à cette production de vapeur reste acceptable, celle-ci doit être compensée par une ventilation suffisante. Cette ventilation consiste, d’une part, en une ventilation de base qui doit assurer la qualité de l’air en temps d’occupation normale (occupants, plantes, nettoyage, …) et d’autre part, en une ventilation intensive qui doit compenser une production spécifique de vapeur (ventilation dans les cuisines, dans la buanderie, …).
D’autre part, une production de vapeur trop importante peut être évitée dans certains cas. Exemples :

un grand aquarium sans recouvrement adéquat,
des étangs à l’intérieur,
des appareils à cycle de combustion ouvert sans évacuation vers l’extérieur (poêle au gaz ou au mazout, petit chauffe-eau mural, etc.),
l’usage intensif d’humidificateur.

De causes extérieures

Un taux trop important d’humidité peut également provenir des causes extérieures suivantes :

les infiltrations d’eau de pluie,
l’humidité ascensionnelle,
l’humidité de construction,
l’humidité accidentelle.

Ces causes extérieures considérées comme des anomalies doivent être supprimées avant d’envisager toute autre mesure pour éliminer les problèmes de condensation ou de moisissure.

Une ventilation insuffisante

Afin que l’augmentation du taux d’humidité due à la production de vapeur à l’intérieur du bâtiment reste acceptable, celle-ci doit être compensée par un renouvellement d’air. L’air humide intérieur est ainsi remplacé par de l’air extérieur plus sec.

Le schéma ci-dessous donne l’évolution de la teneur en humidité de l’air du local (xi) en fonction du taux de ventilation (ou taux de renouvellement) « n » (en h-1).

Evolution de x_i en fonction de n.

x_e = 3 g/kg; D = 0,1 kg/h; V = 32,5 m³; x_i = x_e + 2,538/n.

avec,

x_e : teneur en humidité de l’air extérieur;
D : production d’humidité dans le local;
V : volume du local
n : le taux de renouvellement (h^-1).

On constate que :

Des taux de ventilation très bas ont pour conséquence des teneurs en humidité très élevées de l’air intérieur.
Une trop forte augmentation du taux de ventilation n’a pratiquement plus d’influence sur la teneur en humidité de l’air du local, mais par contre va augmenter la consommation d’énergie pour le chauffage du bâtiment.

Le renouvellement d’air se fait soit de manière correcte par un système de ventilation contrôlée ( mécanique – simple ou double flux- ou naturelle), soit, de manière « archaïque », par de simples infiltrations (au travers des fentes et fissures, par l’ouverture des fenêtres, etc.).

Le renouvellement d’air par les infiltrations

Le renouvellement d’air par de simples infiltrations se rencontre encore très souvent dans les écoles. Mais si le bâtiment est trop étanche, le renouvellement d’air peut être insuffisant et cela peut mener à des problèmes de condensation superficielle. De toute façon, le renouvellement d’air par les infiltrations ne constitue pas une manière correcte d’assurer la ventilation. En effet, les défauts d’étanchéité peuvent être à l’origine d’une condensation interstitielle, c.-à-d.. une condensation à l’intérieur des éléments de construction (murs, toitures, etc.) et non pas à leur surface. En effet, l’air chaud et humide qui passe au travers de ces défauts d’étanchéité rencontre des éléments de plus en plus froids et la vapeur d’eau qu’il contient condense dès que des températures suffisamment basses sont atteintes. Dans une toiture inclinée, la condensation va provoquer des dégâts (moisissures, pourrissement, etc.).
Ainsi, mieux vaut un bâtiment étanche à l’air avec un système de ventilation contrôlé, tant pour éviter les problèmes de condensation interstitielle, que pour économiser l’énergie ou que pour assurer le confort.

Étanchéité à l’air des bâtiments

Une mauvaise étanchéité du bâtiment ne se voit pas forcément lors d’une inspection à l’œil nu.

Des murs extérieurs sans finition intérieure engendrent une mauvaise étanchéité. Les toitures inclinées sont souvent très perméables à l’air lorsque la finition intérieure est disjointe, incorrecte ou absente.

L’étanchéité à l’air dépend en grande partie de la conception et de la qualité d’exécution des détails de construction. L’utilisation de blocs de béton non plâtrés, par exemple, peut mener à une très mauvaises étanchéité du bâtiment. Le simple fait de recouvrir ces blocs d’une couche de peinture assez épaisse (équivalent à un plafonnage pour ce qui est de l’étanchéité à l’air) peut diviser par 10 la perméabilité à l’air.

Une mauvaise étanchéité peut être due aux fuites que représentent les ouvertures entre locaux à l’intérieur du volume protégé et en dehors de celui-ci.

L’étanchéité à l’air d’un bâtiment n’est pas nécessairement uniforme, elle peut être différente d’un local à l’autre.

Les anciens châssis sont, en général, perméables à l’air; les nouveaux sont beaucoup plus étanches.

Évaluer

Si vous voulez en savoir plus sur l’évaluation de l’étanchéité d’un bâtiment, cliquez ici !

Le renouvellement d’air par une ventilation contrôlée

Une ventilation de bâtiment est correcte si elle est contrôlée. Cela implique une amenée d’air extérieur dans certains locaux et une évacuation de l’air intérieur humide dans d’autres.

La ventilation des bâtiments doit répondre à la réglementation wallonne et à la norme NBN D 50-001. Les débits de ventilation y sont, entre autres, définis.

La réglementation wallonne est d’application depuis le 1er décembre 1996.
Elle concerne les logements, les bâtiments d’hébergement (hôpitaux, homes, hôtels, internats, casernes, prisons, …), les bâtiments scolaires (y compris centre PMS) et les immeubles de bureaux (administration d’une entreprise, d’un service public, d’un commerce) ou les bâtiments qui, à la suite d’une modification de leur utilisation, sont affectés à l’une ou l’autre de ces destinations.

La ventilation peut se faire de manière naturelle ou mécanique. Selon que l’extraction ou/et l’évacuation se font de manière naturelle ou mécanique, on parle de système A, B, C ou D (Norme NBN D 50-001).

		Évacuation d’air
		Naturelle	Mécanique
Amenée d’air	Naturelle	Système A	Système B
Amenée d’air	Mécanique	Système C	Système D

Le respect de la norme ne suffit pas à garantir que les bâtiments seront correctement ventilés les occupants sont simplement assurés qu’ils disposent de la possibilité de ventiler correctement.

Évaluer

Pour évaluer correctement la ventilation contrôlée de votre bâtiment, cliquez ici !

Des ponts thermiques

Un pont thermique est un point faible dans l’isolation thermique de l’enveloppe du bâtiment.
En hiver, au droit d’un pont thermique, la température de surface de la paroi à l’intérieur du bâtiment est plus basse que celle des surfaces environnantes. Si la température à cet endroit est égale ou inférieure à la température de rosée de l’air intérieur, il va y avoir condensation superficielle.

Pour une paroi, la connaissance des résistances thermique des différentes couches permet de déterminer la température intérieure de surface (θ_oi) pour une température extérieure (θ_e) et une température intérieure (θ_i) données.

La connaissance de cette valeur détermine le facteur de température τ de la paroi.

Au droit d’éléments de construction ou de ponts thermiques complexes, il est difficile de déterminer la température intérieure de surface en un point (θ_oi) manuellement. Ce calcul se fait par programmes informatiques (basés, par exemple, sur la méthode des éléments finis ou des différences finies). Il donne les valeurs du facteur de température τ en différents points du pont thermique et donc le facteur de température minimum τ min.

avec,

θ_{oi min} : la température intérieure de surface minimum du pont thermique.

Exemple.

τ₁ = 0,585;
τ₂ = 0,8;
τ₃ = 0,91;
τ₄ = 0,455;
τ₅ = 0,61;
τ₆ = 0,55;
τ₇ = 0,6;
τ₈ = 0,84.

τ_min = τ₄ = 0,455

Le facteur de température en différents points d’un pont thermique est entièrement déterminé par la configuration et la constitution du pont thermique. Il caractérise le pont thermique. Une fois déterminé, il va donc permettre de calculer la température intérieure de surface (θ_oi) en ce point pour n’importe quelles températures extérieure (θ_e) et intérieure (θ_i) données.

Ainsi, alors que pour une paroi, la résistance thermique d’une paroi permet d’évaluer la température de surface intérieure, pour un pont thermique, c’est la connaissance du facteur de température τ qui permet de l’évaluer.

Une température intérieure des locaux trop faible

Il y a risque de condensation superficielle sur une surface intérieure d’un local si la température de surface (θ_oi) est égale ou inférieure à la température de rosée(θ_d) de l’air intérieur. Or, pour une température extérieure (θ_e) donnée, la température intérieure de surface des parois (θ_oi) dépend non seulement de la résistance thermique de la paroi, mais également de la température intérieure du local.

Donc au plus l’air intérieur est chauffé, au plus la température de surface est élevée, au moins le risque de condensation superficielle est grand.

Si un local est non chauffé, il convient donc de prendre des mesures pour que la vapeur d’eau produite dans les locaux occupés ne puisse y pénétrer.

D’autre part, dans les locaux non chauffés, le niveau d’isolation a une influence non négligeable sur la température moyenne du local : dans des bâtiments bien isolés, les locaux non chauffés sont beaucoup plus chauds que dans les bâtiments identiques mais non isolés.

Exemple : maison unifamiliale (Pleiade)

Influence du niveau d’isolation sur la température du grenier dans la maison PLEIADE
Niveau d’isolation	K23	K27	K35	K45	K55	K70
Température moyenne du grenier non chauffé	13,4	13,4	12,3	11,6	10,6	10,0

Lien entre les différents paramètres et évaluation d’un risque de condensation superficielle

1. Calcul de l’humidité absolue de l’air intérieur (x_i) (sans formation de condensation superficielle)

Si, dans un local avec une production d’humidité D (kg/h) et un renouvellement n (h^-1) (c.-à-d. un volume de ventilation nV (m³/h)), de la condensation ne se forme à aucun endroit, on peut poser, en régime stationnaire, que la quantité d’humidité évacuée avec l’air ventilé par unité de temps est égale à la somme de la quantité d’humidité apportée avec l’air ventilé par unité de temps et de la quantité de vapeur d’eau produite dans le local.

Ce raisonnement conduit à la relation (voir NIT 153, annexe page 77) :

avec,

xi : teneur en humidité de l’air du local (g_eau/kg_air)
φ_e : humidité relative (%) de l’air extérieur
x_se : teneur en humidité de saturation de l’air extérieur (g_eau/kg_air)
D/nV : rapport entre la production d’humidité (kg/h) et le débit de ventilation dans le local (m³/h)

2. Calcul du point de rosée de l’air du local (θ_d)

On peut calculer la température de rosée (θ_d) correspondant à la teneur en humidité du local (xi) à partir du diagramme de l’air humide.

Humidité relative de l’air en fonction de la teneur absolue en humidité de l’air (x) et de la température de l’air (θ).

Ambiance intérieure (point A) : xi = 8,7 geau/kgair; θ_i = 20°C –> θ_d= 12°C

3. Calcul de valeurs intermédiaires

Pour différentes valeurs de température intérieure (θ_i) et différentes valeurs de température extérieure (θ_e), on peut calculer la valeur :

4. Évaluation du risque de condensation

Il ne se formera pas de condensation sur une paroi intérieure d’un local ou sur la face intérieure d’un pont thermique si :

avec,

θ_{oi min} = température intérieure de surface minimale
θ_d : température de rosée

avec,

τ_min : facteur de température minimum d’un pont thermique ou facteur de température d’une paroi

5. Exemple d’évaluation du risque de condensation

Évaluer

Si vous souhaitez voir, par un exemple, comment évaluer concrètement le risque de condensation au droit d’un pont thermique dans un immeuble de bureau, cliquez ici !

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer la consommation des photocopieurs

Puissance en fonction du nombre de copies par minutes

Le marché étant tellement vaste, on se réfère à une étude menée par Energy Star qui intègre sur son site un module de calcul des consommations de différents équipements de bureautique.

Les tableaux et les graphiques ci-dessous montrent des puissances moyennes pour des photocopieuses couramment rencontrées sur le marché en intégrant trois modes de fonctionnement (actif, attente et arrêt).

Photocopieuses conventionnelles	Puissance moyenne [W] ( source Energy Star)
Photocopieuses conventionnelles	Mode arrêt	Mode attente	Mode marche
Photocopieuse basse vitesse (0-20 copies par minute).	8	110	115
Photocopieuse moyenne vitesse (21-44 copies par minute).	17	163	177
Photocopieuse haute vitesse (> 45 copies par minute).	33	259	313

Source Energy Star.

Pour montrer l’importance de la prise en charge de l’efficience énergétique des équipements par les constructeurs, les tableaux et les graphiques ci-dessous montrent des puissances moyennes pour des photocopieuses labellisées sur le marché en intégrant trois modes de fonctionnement (actif, attente et arrêt).

Photocopieuses labellisées	Puissance moyenne [W] ( source Energy Star)
Photocopieuses labellisées	Mode arrêt	Mode attente	Mode marche
Photocopieuse basse vitesse (0-20 copies par minute).	2	34	115
Photocopieuse moyenne vitesse (21-44 copies par minute).	11	97	177
Photocopieuse basse vitesse (> 45 copies par minute).	12	199	313

Source Energy Star.

Comme pour la plupart des autres équipements de bureautique, c’est la maîtrise des puissances dissipées en mode « attente » qui prédomine; en effet, dans la plupart des institutions, les périodes pendant lesquelles les équipements de bureautique sont en « standby » dépassent largement les autres périodes signifiant que c’est à ce niveau que se marque la différence énergétique.

Mode de fonctionnement

Une étude américaine (LBNL 2004 : Lawrence Berkeley National Laboratories) sur les consommations d’énergie électrique montre que les photocopieuses sont branchées 365 jours/an.

Pour des équipements non labellisés le nombre d’heures de fonctionnement par type de mode est repris ci-dessous sous forme de tableau et de graphique :

Photocopieuses non labellisées	Heures par jour (source Energy Star)
Photocopieuses non labellisées	Mode arrêt	Mode attente	Mode marche
Photocopieuse basse vitesse (0-20 copies par minute).	6,2	8,9	8,9
Photocopieuse moyenne vitesse (21-44 copies par minute).	3,2	8,2	12,6
Photocopieuse basse vitesse (> 45 copies par minute).	3,4	7,4	13,2

Source Energy Star.

Idem pour les équipements qui ont le label Energy Star :

Photocopieuses labellisées	Heures par jour ( source Energy Star)
Photocopieuses labellisées	Mode marche	Mode attente	Mode arrêt
Photocopieuse basse vitesse (0-20 copies par minute).	13,1	1,2	9,7
Photocopieuse moyenne vitesse (21-44 copies par minute).	12,4	2,4	9,2
Photocopieuse basse vitesse (> 45 copies par minute).	8,2	3,6	12,2

Source Energy Star.

Lorsque les constructeurs d’équipements de bureautique tiennent compte du label Energy Star, on se rend compte que les temps d’arrêt prédominent sur les deux autres modes; ce qui est tout bénéfice pour la réduction des consommations d’énergie.

Consommation énergétique

Les photocopieurs et les imprimantes laser fonctionnent suivant le même principe. En fonctionnement, un photocopieur typique consomme, par rapport à sa consommation globale,

75 % pour le chauffage du tambour de fusion et du cylindre photosensible,
15 % pour l’électronique de commande,
10 % pour l’entraînement et l’exposition.

En mode stand-by, une consommation d’énergie est nécessaire principalement pour maintenir les éléments chauffants à une température minimum leur permettant d’être opérationnels instantanément. Les photocopieurs ayant, comme les imprimantes, une utilisation fort intermittente, c’est sur cette consommation résiduelle qu’il faudra agir en priorité.

Suivant les puissances dissipées au niveau des différentes types de photocopieuses caractérisées par leur cadence de copies, l’étude américaine menée par Energy Star donne une estimation des consommations d’énergie électrique dans le tableau suivant et sous forme graphique pour différents types de gestion :

Photocopieuses labellisées	Consommation énergétique ( source Energy Star) [kWh/an]
Photocopieuses labellisées	Gestion basse énergie activée	Gestion basse énergie présente mais désactivée	Gestion conventionnelle
Photocopieuse basse vitesse (0-20 copies par minute).	433	751	747
Photocopieuse moyenne vitesse (21-44 copies par minute).	730	1 355	1 317
Photocopieuse basse vitesse (> 45 copies par minute).	1 696	2 373	2 252

Source Energy Star.

Il faut toutefois rester prudent par rapport aux heures journalières et aux jours prestés annuellement au niveau de cette étude, car comme tout le monde le sait, les américains ne s’arrêtent jamais de travailler, sauf naturellement pour le « thanksgiving ».

L’étude prend 365 jours par an pour calculer les temps intervenant pour les modes « en marche », « en attente » et « arrêt ». Or en Belgique, on tient compte des périodes de congés en se basant sur 240 jours de travail par an; ce qui change un peu la donne.

Plus intéressant, c’est de constater que les consommations électriques diminuent de manière draconienne (entre 30 et 45 %) lorsqu’on passe d’un équipement non labellisé sans gestion énergétique à un équipement labellisé dont la gestion est activée.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer la motivation au sein d’une institution

Les informations contenues dans « l’évaluation » permettent de comprendre la situation. Il est en effet capital, quand on n’est pas en mesure de résoudre un problème de manière spontanée, d’être capable de se poser des questions et de savoir à quelle théorie on peut emprunter des explications.

Sans ce passage par l’analyse, les êtres humains ont le plus souvent tendance à considérer que celui qui est en face d’eux est un sombre crétin, qu’il ne comprend rien à rien, qu’il est méchant ou idiot, trop politisé ou complètement illogique …

Ceci n’arrange évidemment pas très souvent les problèmes ; au contraire, cette façon de réagir entretient bien souvent une situation. La Rochefoucauld disait déjà : « Nous ne trouvons guère de gens de bon sens que ceux qui sont de notre avis ». Un frein énorme à la gestion des relations humaines est cette certitude, bien ancrée chez beaucoup d’entre nous, que nous sommes compétents et que, par conséquent, ce sont les autres qui doivent s’adapter.

Otto Weiss, quant à lui, disait : « Réfléchir est si fatigant que beaucoup préfèrent juger ».

Nous vous proposons des manières de réfléchir.

Exemple

Un utilisateur a des comportements incompréhensibles : il ouvre la fenêtre en laissant le radiateur ouvert au maximum.

Une première réaction du responsable énergie peut être de se dire : « il ne paie pas, donc il s’en fiche » et de développer à l’égard de cette personne beaucoup de colère ou de ressentiment.

Tant que vous en restez là dans votre conception du problème à résoudre, vous avez peu de pistes de solutions à votre disposition. Que peut-on faire, en effet, pour convaincre quelqu’un qui s’en fiche parce qu’il ne paie pas ? On ne peut quand même pas imaginer de faire payer le chauffage à tous les fonctionnaires …

La situation est donc désespérée.

On pourrait en effet se dire que l’utilisateur fonctionne avec des habitudes qu’il a prises au fil du temps, qu’il ne pense plus à ce qu’il fait et qu’il ne possède pas suffisamment d’informations pour changer des comportements qui, à lui au moins, ne posent pas de problème. Il restera alors à trouver comment informer et motiver les utilisateurs à changer leurs comportements en prenant en compte une meilleure utilisation de l’énergie. Même si c’est long et difficile, ce n’est quand même pas impossible.

Cette première piste vous aidera certes à augmenter vos compétences, encore faut-il que vous trouviez les moyens institutionnels et personnels de mettre ces compétences en application malgré les difficultés que vous rencontrerez en le faisant.

Il vous est proposé d’évaluer

Posted By : 25 Sep, 2007

Analyser la consommation due au conditionnement d’air

Une évaluation toujours complexe

Si l’estimation de la consommation de chauffage d’un bâtiment est relativement aisée par la méthode des degrés-jours (en gros : plus il fait froid, plus l’installation consomme), l’estimation de la consommation du conditionnement d’air d’un bâtiment est nettement plus complexe !

Pourquoi ?

La consommation est liée aux apports solaires du bâtiment : quel est l’apport solaire effectif en tenant compte de chaque surface vitrée et de l’ombrage provoqué par les bâtiments voisins ? Et cet apport peut être différent au 5ème étage par rapport au premier…

La consommation est liée à de nombreux auxiliaires (pompes, ventilateurs,…) dont le coût d’exploitation est loin d’être négligeable.

La consommation est liée à la performance de l’installation de climatisation et celle-ci est très variable d’un projet à l’autre (pour pulser de l’air à 25°, on peut chauffer de l’air à 25°C, ou … on peut mélanger de l’air prétraité à 35° et de l’air à 15°C,… mais avec quel rendement énergétique !).

Le comportement thermique du bâtiment va influencer la consommation du système de conditionnement d’air.

Des programmes de simulations dynamiques

On comprend dès lors qu’une estimation précise demande une simulation informatique détaillée, avec une description détaillée des composants du bâtiment et de ses équipements, et donc un investissement « temps » non négligeable pour réaliser l’étude…

C’est l’objet des programmes TRNSYS, DOE, … proposés par des centres de recherche universitaires où par des fabricants de matériel de climatisation.

Les considérations ci-dessous ne permettent que de réaliser une première approche simplifiée de cette consommation.

Une approche par poste consommateur

L’objectif étant ici de pouvoir interpréter l’origine des consommations pour en diminuer l’ampleur, nous proposons de décomposer le coût d’exploitation du conditionnement d’air d’un bâtiment par poste.

Coût du traitement de l’air hygiénique :
- En hiver, chaque m³ d’air neuf doit être chauffé et humidifié (voir coût d’un m³ traité en hiver).
- En été, chaque m³ d’air neuf doit être refroidi et déshumidifié (voir coût d’un m³ traité en été).
L’utilisation de fichiers météo donnant heure par heure l’humidité et la température extérieure pour une année type-moyenne à Uccle et à St Hubert permet de rendre l’évaluation plus précise et plus personnalisée.
Coût des charges thermiques :
- En hiver, le chauffage doit vaincre les déperditions par les parois.
- En été, la machine frigorifique doit vaincre les apports internes (éclairage, bureautique,…) et les apports solaires.

Coût du transport des fluides (eau et air) :
- Les pompes et (surtout !) les ventilateurs génèrent une consommation non négligeable, dont le coût est amplifié par le coût de l’énergie électrique.

Réchauffage de l’air neuf

Il s’agit ici d’estimer les consommations liées au réchauffement de l’air extérieur hygiénique à la température ambiante (= air neutre sur le plan thermique) et non de calculer ici la consommation de chauffage des locaux (déperditions) éventuellement portée par l’air.

Le réchauffage de l’air neuf est fonction

du débit d’air de ventilation traité q_v[m³/h]

de la capacité thermique volumique de l’air ρ_c = 0,34 [Wh/m³K]

de la somme des écarts entre la température extérieure et la température de l’ambiance, et cela pour toutes les heures de la saison de chauffe, ce qui est repris dans la notion de « degrés-heures » de ventilation D°H_vent

D°H_vent= Σ heures _ventilationx (T°_ambiante– T°_extérieure)

Les besoins de chauffage sont alors exprimés par :

Besoins réchauffage air neuf = q_v x ρ_c x D°H_vent x f / 1 000 [kWh/an]

où,

f est un facteur de correction qui adapte la consommation au nombre de jour par semaine que l’installation fonctionne. Par exemple : 5 jours / 7

De là, il est possible de déterminer la consommation de réchauffage air neuf :

Consom. = Besoins / Rendement exploitation système de chauffe

Pour déterminer les Degrés-Heures de ventilation, il est possible,
> soit de prendre une des valeurs du tableau ci-dessous :

–		D°H à UCCLE	D°H à St HUBERT
Fonctionnement 24h/24	Consigne à 20°C	89 767	116 865
Fonctionnement 24h/24	Consigne à 22°C	106 596	134 038
Fonctionnement 10h/jour	Consigne à 20°C	32 765	44 362
Fonctionnement 10h/jour	Consigne à 22°C	39 499	51 368

> soit de déterminer les Degrés-Heures qui conviennent à votre situation particulière en cliquant ici sur :

Calculs

Degrés-Heures de ventilation à Uccle et St Hubert.

Exemple.

Supposons une installation du Brabant dont le débit d’air hygiénique est de 10 000 [m³/h], fonctionnant 5 jours par semaine de 8h à 18h. Les besoins de chauffage de l’air neuf extérieur préchauffé en permanence à 20°C est donné par :

Besoins réchauffage air neuf = q_v x ρ_c x D°H_ventx f / 1 000
= 10 000 x 0,34 x 32 765 x (5/7) / 1 000
= 79 572 [kWh/an]

Si un rendement d’exploitation système de chauffe de 0,8 est choisi pour le couplage chaudière-batterie de chauffe, on obtient une consommation de :

Consom. = 79 572 / 0,8
= 99 465 [kWh/an]

Remarque.

Dans cette approche, le pré-chauffage de l’air à 15° au petit matin d’une journée de juin est pris en compte… alors que le chauffage est probablement arrêté !

Une autre façon d’aborder ce problème est de considérer une saison de chauffe allant du 15 septembre au 15 mai (la durée est de 242 jours).
La température moyenne extérieure est de 8°C à Uccle si l’on considère un fonctionnement de 8h à 18h. Et les besoins deviennent :

Besoins réchauffage air neuf = q_vx ρ_c x durée _saisonx (T°_consigne– T°_moy.ext. ) x f / 1 000

= 10 000 x 0,34 x 242 [j/an] x 10 [h/j] x (20° – 8°) x (5/7) / 1 000

= 70 525 kWh/an

Il y a donc lieu d’adapter ce calcul au mode de fonctionnement le plus proche de la réalité.

Humidification de l’air neuf en hiver

Si l’air neuf est humidifié en hiver, il en résulte une consommation fonction :

de la chaleur de vaporisation de l’eau r (0,694 Wh/gramme) (= chaleur de changement d’état de l’eau pour passer de l’état liquide à l’état vapeur)

du débit d’air de ventilation traité q_v[en m³/h]

de la somme des écarts entre l’humidité extérieure et l’humidité de l’ambiance (exprimé en g_eau/kg_air ), et cela pour toutes les heures de la saison de chauffe, ce qui est repris dans la notion de « Grammes-Heures » d’humidification GH_hum:

GH_hum = Σ Heures_{humidification}x (Hum_ambiante– Hum_extérieure )

La consommation nette est alors exprimée par :

Cons. nette humidification air neuf = q_vx r x GH_humx f / 1 000 [kWh/an]

où,

f est un facteur de correction qui adapte la consommation au nombre de jours par semaine que l’installation fonctionne. Par exemple : 5 jours / 7

Pour déterminer les Degrés-Heures d’humidification, il est possible :

> soit de prendre une des valeurs du tableau ci-dessous :

–		GH _hum à UCCLE	GH _hum à St HUBERT
Fonctionnement 24h/24	Consigne à 20°C/50 %	13 482	18 445
Fonctionnement 24h/24	Consigne à 22°C/50 %	19 818	25 461
Fonctionnement 10h/jour	Consigne à 20°C/50 %	5 488	7 634
Fonctionnement 10h/jour	Consigne à 22°C/50 %	8 155	10 505

> soit de déterminer les Grammes-Heures qui conviennent à votre situation particulière en cliquant ici sur :

Calculs

Grammes-Heures d’humidification à Uccle et St-Hubert.

Exemple.

Supposons une installation du Brabant dont le débit d’air hygiénique est de 10 000 m³/h, fonctionnant 5 jours par semaine de 8h à 18h. La consommation nette liée à l’humidification de l’air neuf extérieur jusque 22°C – 50 % HR est donné par :

Cons. Nette humidification air neuf = q_vx r x GH_humx f / 1 000
= 10 000 x 0,694 x 8 155 x (5/7) / 1 000
= 40 425 [kWh/an]

Remarque : le réglage de l’humidificateur est en principe réglé plus bas que le taux réel d’humification dans l’ambiance. Par exemple, il est possible qu’il soit réglé sur une pulsion d’air à 40 % HR et que les apports en eau des occupants portent l’air à 50 %. Ou encore, que la sonde placée dans la reprise d’air demande 50 %, mais que l’humidificateur s’arrête à 40 % parce que les occupants apportent 10 %.

Refroidissement de l’air neuf en été

Il s’agit ici d’estimer les consommations liées au refroidissement de l’air extérieur hygiénique à la température ambiante (= air neutre sur le plan thermique) et non de calculer ici la consommation liée au refroidissement des locaux (perditions) éventuellement portée par l’air.
Le refroidissement de l’air neuf est fonction

de la capacité thermique volumique de l’air ρ_c (0,34 Wh/m³K)

du débit d’air de ventilation traité q_v[en m³/h]

de la somme des écarts entre la température extérieure et la température de l’ambiance, et cela pour toutes les heures de la période de refroidissement, ce qui est repris dans la notion de « degrés-heures » de ventilation D°H _vent D°H _refr= S heures _refrx (T° _ambiante– T° _extérieure )

Les besoins sont alors exprimés par :

Besoins refroidissement air neuf = qv x ρ_c x D°H_refr x f / 1 000 [kWh/an]

f est un facteur de correction qui adapte la consommation au nombre de jour par semaine que l’installation fonctionne. Par exemple : 5 jours / 7

De là, il est possible de déterminer la consommation de refroidissement air neuf :

Consom. = Besoins / Rendement exploitation système de refroidissement

Ce rendement d’exploitation du système de refroidissement correspond au coefficient d’efficacité frigorifique global de la machine frigorifique.

Pour déterminer les Degrés-Heures de refroidissement, il est possible :

> soit de prendre une des valeurs du tableau ci-dessous :

–		D°H_refr à UCCLE	D°H_refr à St HUBERT
Fonctionnement 24h/24	Consigne à 22°C	464	192
Fonctionnement 24h/24	Consigne à 24°C	164	34
Fonctionnement 10h/jour	Consigne à 22°C	403	177
Fonctionnement 10h/jour	Consigne à 24°C	148	33

> soit de déterminer les Degrés-Heures qui conviennent à votre situation particulière en cliquant ici sur :

Calculs

Degrés-Heures de refroidissement à Uccle et St-Hubert.

Exemple.

Supposons une installation du Brabant dont le débit d’air hygiénique est de 10 000 m³/h, fonctionnant 5 jours par semaine de 8h à 18h. Les besoins énergétiques liés au refroidissement de l’air neuf extérieur refroidi en été à 22°C sont donnés par :

Besoins refroidissement air neuf = q_vx ρ_c x D°H_refrx f / 1 000
= 10 000 x 0,34 x 403 x (5/7) / 1 000
= 979 kWh/an

Si un coefficient d’efficacité frigorifique de 2,5 est choisi pour la machine frigorifique, on obtient une consommation de :

Consom. = 979 / 2,5 = 392 kWh/an

Remarque.

Rien n’empêche d’utiliser ce même logiciel d’estimation des degrés-heures de refroidissement pour calculer le coût d’un refroidissement de cet air extérieur jusqu’à une température de soufflage de 16°C par exemple, mais il ne s’agit plus alors du calcul des besoins liés à l’air hygiénique.

Déshumidification de l’air neuf en été

Si l’air neuf est déshumidifié en été, il en résulte une consommation fonction :

de la chaleur de vaporisation de l’eau r (0,694 Wh/gramme)
de la somme des écarts entre l’humidité extérieure et l’humidité de l’ambiance (exprimé en g_eau/kg_air), et cela pour toutes les heures de la saison d’été, ce qui est repris dans la notion de « Grammes-Heures » de déshumidification GH_déshum:

GH_déshum= Σ heures_{déshumidification}x (hum_extérieure– hum_ambiante)

La consommation nette est alors exprimée par :

Cons. Nette déshumidification air neuf = q_vx r x GH_déshumx f / 1 000 [kWh/an]

où,

f est un facteur de correction qui adapte la consommation au nombre de jours par semaine que l’installation fonctionne.Par exemple : 5 jours / 7

Pour déterminer les Degrés-Heures de déshumidification, il est possible :

> soit de prendre une des valeurs du tableau ci-dessous :

–		GHdéshum à UCCLE	GHdéshum à St HUBERT
Fonctionnement 24h/24	Consigne à 22°C/50 %	382	192
Fonctionnement 24h/24	Consigne à 24°C/50 %	146	44
Fonctionnement 10h/jour	Consigne à 22°C/50 %	296	163
Fonctionnement 10h/jour	Consigne à 24°C/50 %	121	43

> soit de déterminer les Grammes-Heures qui conviennent à votre situation particulière en cliquant ici sur :

Calculs

Grammes-Heures de déshumidification à Uccle et St-Hubert.

Exemple.

Supposons une installation du Brabant dont le débit d’air hygiénique est de 10 000 [m³/h], fonctionnant 5 jours par semaine de 8h à 18h. La consommation nette liée à la déshumidification de l’air neuf extérieur jusque 22°C – 50 % HR est donné par :

Cons. Nette déshumidification air neuf = q_vx r x GH_déshumx f / 1 000
= 10 000 x 0,694 x 296 x (5/7) / 1 000
= 1 467 [kWh/an]

Bien sûr, si l’installation refroidit l’air jusqu’à 16 ou 18°C, le coût de la déshumidification sera plus élevé. Mais ce n’est pas une charge directement imputable à l’air neuf hygiénique.

Chauffage du bâtiment

Le principe du calcul

La consommation du chauffage d’un bâtiment est d’autant plus élevée :

que les déperditions par les parois sont importantes. Cette déperdition est estimée par le coefficient de transmission thermique « k » des parois et par la surface « S » des parois. C’est la somme » ΣkS » de toutes les parois, encore appelée « puissance par degré d’écart » en [W/K] qui traduira les déperditions totales.

que l’écart de température entre l’intérieur et l’extérieur est élevé et que la saison de chauffe dure longtemps : ce sont les Degrés-Jours du lieu qui traduiront le froid extérieur.

Que le système de chauffage présente un mauvais rendement d’exploitation : h_{expl chauffage}

Si bien que la formule de base d’estimation de la consommation de chauffage sera [en kWh/an] :

Consommation = ( Σ kS [W/K] x Degrés-Jours [K.j /an] x 24 [h/j] ) / ( h _{expl chauffage}x 1 000)

Exemple.

En prenant toutes les surfaces de l’enveloppe extérieure d’un bâtiment et en les multipliant par leur coefficient k respectif, supposons que l’on obtienne 3 000 [W/K]. Supposons un rendement d’exploitation moyen saisonnier de 70 %. Les Degrés-Jours normaux en base 15/15 sont de 2 100 pour la région. La consommation normalisée du bâtiment (c.-à-d. celle correspondante à une année-type moyenne) est donnée par :

Consommation = ( 3 000 [W/K] x 2 100 [K.j /an] x 24 [h/j]) / ( 0,7 x 1 000 )
= 216 000 [kWh/an]

ce qui correspond environ à 21 600 litres de fuel par an.

Un calcul plus exact par la méthode des Degrés-Jours équivalents

Cette méthode de calcul basée sur les Degrés-Jours 15/15 est beaucoup trop simplifiée. Elle correspond assez bien à la situation d’un bâtiment ancien, mal isolé et chauffé en continu. Mais pour un bâtiment récent, l’isolation est renforcée et la régulation tient compte de l’occupation discontinue. Les besoins de chauffage sont plus faibles et donc la proportion des apports « gratuits » (solaires et internes) n’est plus minoritaire.

La pratique montre que le chauffage de certains bureaux n’est enclenché que lorsque la température extérieure descend en dessous des 5°C par exemple…!

Exemple.

Supposons un bureau de 30 m², disposant en façade de 17 m² de doubles vitrages et de 13 m² de parois isolées par 6 cm de laine minérale.

Pour la température moyenne hivernale de 6°C, les déperditions sont de :

parois : (17 [m²] x 3 [W/m².K] + 13 [m²] x 0,5 [W/m².K]) x (22 – 6) = 920 [W]
ventilation : 0,34 [W/m³] x 30 [m³] x (22-6) = 163 [W]

Soit un total de 1 083 Watts.

(Remarque : les déperditions vers les autres locaux sont négligées puisque ceux-ci sont considérés à même température).

Or des apports internes faibles (2 personnes + éclairage) génèrent de l’ordre de 20 [W/m²], soit 600 Watts pour le local.

Les besoins nets ne sont plus que de 400 Watts …

Il suffit d’imaginer la présence de 2 PC à 150 Watts pour atteindre les 900 Watts d’apports internes.

Puis de remplacer le double vitrage ordinaire par du vitrage « basse émissivité » pour faire descendre les besoins de chaleur à 675 [W] : l’équilibre a basculé vers un besoin de refroidissement !

Pour peu que des apports solaires viennent s’ajouter au bilan…

Or la méthode des Degrés-Jours en base 15/15 ne tient compte que forfaitairement des apports gratuits : la température moyenne intérieure (jour-nuit-week end) est de 18°C et les apports gratuits apportent un équivalent de 3°C de chauffage.

Il faut donc intégrer plus finement l’estimation des apports gratuits sur le bâtiment. À défaut de simulation informatique détaillée, on peut utiliser la méthode des Degrés-Jours équivalents, décrite en détail dans la NIT 155 du CSTC (« Estimation des besoins nets pour le chauffage des bâtiments »).

Cette fois, apports solaires et apports internes sont minutieusement évalués… mais le calcul est fort lourd…

Une simulation limitée à un local de bureaux « type »

Afin de pouvoir apprécier l’évolution des besoins nets en fonction des paramètres choisis, nous proposons ici d’approcher la demande de chauffage en partant des résultats d’une simulation d’un local-type dont on peut modifier quelques paramètres.

Calculs

Estimation des consommations d’un local-type de bureaux.

Les résultats sont spécifiques à ce bureau dont les déperditions vers les locaux voisins sont nulles (voir hypothèses de calcul au bas de la feuille Excel).

À noter que la simulation regroupe ici les besoins de chauffage et de ventilation hygiénique du local.

Refroidissement du bâtiment

En dehors des ratios globaux de consommation, il n’existe pas de méthode simple pour évaluer les consommations liées au refroidissement d’un bâtiment. Seule une simulation informatique détaillée de tous les apports de chaleur et de l’interaction de ceux-ci avec la structure du bâtiment le permettrait.

Cependant, nous proposons ici d’approcher cette consommation en partant des résultats d’une simulation d’un local-type dont on peut modifier quelques paramètres.

Calculs

Estimation des consommations d’un local-type de bureaux

Les résultats sont spécifiques à ce bureau dont les déperditions vers les locaux voisins sont nulles (voir hypothèses de calcul au bas de la feuille Excel).

Cette valeur par m² ne peut être extrapolée que pour des locaux présentant des charges similaires. Pour les autres locaux présentant des charges très spécifiques, le bilan sera réalisé séparément. Par exemple, pour estimer la consommation d’un centre informatique, on peut multiplier la puissance électrique moyenne par la durée de fonctionnement. De même, pour une salle de réunion, on peut approcher les consommations à partir du taux d’occupation et de la puissance dégagée par occupant.

Une précision plus importante pourra être apportée en utilisant le programme « Opti-bureau » de la cellule de recherche « Architecture et Climat » qui sera prêt courant 2001.

Consommation électrique des ventilateurs

Plusieurs approches sont possibles :

> sur base de la puissance électrique installée des ventilateurs

Cons. transport_air[kWh/an] = Nbre jours/an x Nbre heures/jour x Puissance vent. [kW]

Exemple :

les ventilateurs de pulsion et d’extraction totalisent 700 [Watts] de puissance installée. Si elle tourne 200 [jours/an] à raison de 10 [heures/jour], la consommation sera estimée à 1 400 [kWh/an].

> sur base du ratio Wh/m³ transporté

en fonction de la qualité du ventilateur, des pertes de charge du réseau (de faibles diamètres entraînent des vitesses et des pertes de charge élevées), on aura :

Puiss. transportair [kW] = 0,4 … à … 1,1 [W/(m³/h)] x débit horaire [m³/h] / 1 000

Cons. transportair [kWh/an] = Puiss. transp. [kW] x Nbre jours/an x Nbre heures/jour

Exemple.

une installation de 1 000 m³/h entraîne une puissance moyenne de 0,7 x 1 000 = 700 [Watts]. Si elle tourne 2 000 heures par an, la consommation sera estimée à 1 400 [kWh/an].

> sur base des caractéristiques de conception du réseau

la consommation électrique du (des) ventilateur(s) s’estime par :

Cons. transport_air [kWh/an] = q_vx Δp x h / (η_vx 3 600 x 1 000)

où,

q_v= débit d’air transporté [m³/h]
Δp = pertes de charge (pulsion + extraction) [Pa]
h = durée de fonctionnement [h/an]
η_v= rendement total du système de transport de l’air (moyenne entre pulsion et extraction)

Exemple. pour une installation de 1 000 [m³/h] dont la perte de charge de dimensionnement est de 1 200 [Pa] et qui tourne 2 000 heures par an avec un rendement global de 0,65, la consommation est estimée à :

1 000 [m³/h] x 1 200 [Pa] x 2 000 [h/an] / (0,65 x 3 600 x 1 000) = 1 025 [kWh/an]

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer la rentabilité d’une amélioration [ECS]

Évaluer la rentabilité d'une amélioration [ECS]

Quelques ratios de consommation

Le point de départ consiste sans doute à évaluer les m³ d’eau chaude sanitaire consommés.

Il est extrêmement variable d’une institution à l’autre.

Dans la littérature spécialisée, on retrouve soit des ratios moyens par bâtiments types (bureaux, hôpitaux, …) soit des débits tirés des points de puisage que l’on peut additionner pour générer le débit total.

Données

Pour accéder à des ratios de consommation en eau chaude sanitaire.

Ces chiffres sont très approximatifs. Aussi, seul un compteur est réellement efficace dans ce domaine.

Mesures

Pour accéder aux techniques de mesure en eau chaude sanitaire.

Remarque.

Il est fréquent d’additionner les besoins d’eau chaude à 60°C. Si la consommation se fait à une autre température (soit X °C), la formule suivante permet la conversion :

Consommation équivalente à 60°C = Consommation à X °C x (X – 10) / (50)

Par exemple, 100 litres puisés à 45°C génèrent une consommation équivalente de 70 litres à 60°C puisque :

100 x (45 – 10) / (50) = 70

Cette relation est basée sur le fait que l’eau de ville entre dans le bâtiment à 10 °C en moyenne annuelle (5 °C en hiver et 15°C en été).

Budget annuel d’eau chaude sanitaire

Le coût de l’eau froide

En France, le prix moyen du m³ d’eau était de 1,5 € en 1991. Il est passé à 2,5 € en 1997. Soit une hausse de 60 % alors que, sur la même période, l’indice général des prix progressait de 11 %.

En première approximation, une augmentation similaire a eu lieu dans nos régions. Elle est, notamment, la conséquence des nouvelles exigences européennes en matière de préservation de l’environnement et, tout particulièrement, d’épuration des eaux usées.

Aujourd’hui (2016), le prix de l’eau a atteint 4 à 5 €/m³ !

Le coût du chauffage de l’eau

Que coûte le chauffage d’un m³ d’eau ? Partons de l’idée que l’eau est chauffée de 10°C (température moyenne du réseau) à 45°C (température moyenne d’utilisation).

Physiquement, le chauffage d’1 m³ d’eau requiert :

Énergie nette = Volume [m³] x Cap. Therm. de l’eau [kWh/m³.K] x (T°_{eau chaude} – T°_{eau froide}) [K]

Énergie nette = 1 [m³] x 1,163 [kWh/m³.K] x (45 – 10) [K]

Energie nette = 40,7 kWh/m³

Le prix de revient du kWh variant entre 0,0625 € (chauffage fuel ou gaz, rendement compris, ou chauffage électrique de nuit au tarif Haute Tension) et 0,16 € (chauffage électrique de jour au tarif Basse Tension), le coût du chauffage d’1 m³ d’eau chaude sanitaire est donc compris entre 2,5 et 6,5 € par an.

Au total (eau + chauffage), un prix de revient de 7 à 11 € du m³ est à considérer, suivant les cas.

Pour simplifier, retenons pour un bâtiment tertiaire, un prix moyen de 9 € du m³, moitié pour l’eau, moitié pour son chauffage.

Cela met la douche (40 l à 45°C) à 0,36 € et le bain (150 l à 45°C) à 1,35 € !

Le budget annuel de l’eau chaude sanitaire

Sur base de la consommation annuelle, il est possible de calculer le coût (eau + chauffage) qui lui est lié :

Coût = consommation d’eau [m³/an] x 9 [€/m³]

Prenons un exemple simple : la consommation domestique et donc le budget « eau chaude sanitaire » d’un ménage.

On estime à 35 litres à 60°C/jour/personne, les consommations en eau chaude domestique. Soit pour une année :

35 [litres/jour/pers] x 4 [pers/ménage] x 330 [jours/an] x 0,001 [m³/litre] = 46,2 [m³/an]

L’énergie pour chauffer cette eau s’exprime par :

46,2 [m³/an] x 1,163 [kWh/m³.K] x (60 – 10) [K] = 2 687 kWh/an

Le prix de revient du kWh variant entre 0,0625 € (chauffage fuel ou gaz, rendement compris) et 0,16 € (chauffage électrique de jour), le coût du chauffage de l’eau chaude sanitaire d’un ménage est donc situé entre 168 et 430 € par an.

Ce à quoi il faut ajouter les 46,2 x 4,5 = 208 € d’achat de l’eau froide.

Cette évaluation est très approximative. Elle peut cacher des coûts nettement plus élevés si le rendement de production est désastreux (… ce qui est parfois le cas en été !).
On se base alors sur les formules :

Energie brute = Energie nette / Rendement global de l’installation d’ECS

Coût = Energie brute x Coût du kWh

Toute la difficulté réside dans l’estimation du rendement de l’installation existante. Pour faciliter les calculs, un petit logiciel est à disposition.

Calculs

Pour accéder à un logiciel d’évaluation du coût de l’eau chaude sanitaire.

Rentabilité d’une amélioration

Une amélioration est financièrement rentable si l’investissement consenti est remboursé par l’économie réalisée, dans un temps court, et en tout cas inférieur à la durée de vie probable de la nouvelle installation.

Une amélioration est toujours écologiquement rentable.

Investissement

Le prix de revient d’une installation d’eau chaude sanitaire (matériel et main d’œuvre) est spécifique à l’installation et à son contexte.

Il faut tenir compte également des modifications éventuelles aux équipements annexes : l’installation électrique, l’installation de chauffage, le génie civil éventuel,…

Cet investissement peut être amorti dans le temps en fonction de la durée de vie des équipements.

Dans le programme RAVEL (Suisse), on propose les durées de vie suivantes pour les équipements :

	Durée d’amortissement
Chauffe-eau (électrique, à gaz, à serpentin, avec pompe à chaleur)	15 ans
Petite cogénération au gaz naturel	15 ans
Installation solaire	20 ans
Conduites d’eau froide	40 ans
Conduites d’eau chaude	25 ans

Coût de maintenance

Les frais annuels d’entretien et de maintenance (ou frais d’exploitation, sans le coût de l’énergie) comprennent les charges salariales ainsi que le coût du matériel de maintenance et d’entretien (y compris service, nettoyage et surveillance).

Dans le programme RAVEL (Suisse), on propose d’évaluer ce poste sous forme d’un pourcentage de l’investissement :

	Coût de maintenance
Accumulateur électrique	2 %
Chauffe-eau à gaz	3 %
Accumulateur à serpentin	2 %
Accumulateur avec pompe à chaleur	3 %
Petite cogénération au gaz naturel	7 %
Installation solaire	2 %
Conduites d’eau froide	1 %
Conduites d’eau chaude	2 %

Économie d’énergie liée à l’amélioration

Pour évaluer la consommation prévisible après intervention, il est possible d’appliquer la même démarche que dans l’évaluation de la situation initiale.

Calculs

Pour calculer le coût de l’eau chaude sanitaire après amélioration.

L’économie s’en déduit. Le temps de retour simple de l’investissement (exprimé en années) se dégage du rapport :

Temps de retour = Investissement / (économie d’énergie et d’exploitation)

Quelques situations simplifiées

La rentabilité de certains investissements simples peut être évaluée au moyen des petits logiciels ci-dessous :

Calculs	Pour évaluer la rentabilité de l’isolation des conduits.
Calculs	Pour évaluer la rentabilité de l’isolation d’un ballon.

Posted By : 25 Sep, 2007

Auditer rapidement une installation de chauffage

Production de chaleur

Repérer le problème

Projet à étudier

Rentabilité

Le rendement de combustion est-il supérieur :

– à 88 % s’il s’agit d’une ancienne chaudière ?

– à 91 % s’il s’agit d’une nouvelle chaudière ?

– à 98 % s’il s’agit d’une chaudière à condensation ?

Si non, analyse de l’attestation d’entretien :

1. le pourcentage de CO₂ des fumées est-il inférieur à 12% en fuel ou 10% en gaz ?

2. existe-t-il un régulateur de tirage sur la cheminée et est-il correctement réglé ? (Une dépression dans la cheminée > 20 Pa est un indice de tirage trop important).

3. la chaudière est-elle « propre » (pas encrassée) ? (température fumée < 200°C, entretien régulier)

4. la chaudière est-elle exempte de traces d’inétanchéité à l’air ? (fumées noires, rouille le long de la jaquette, vision de la flamme à travers la jaquette)

5. la puissance du brûleur est-elle inférieure à celle de la chaudière ?
(Calculer les puissances à partir de l’attestation d’entretien. Indice d’un brûleur trop puissant : la flamme tape trop fort au fond.
Remarque : la question ne se pose pas pour les chaudières atmosphériques).

6. la ventilation de la chaufferie est-elle suffisante ?

7. la chaudière et le brûleur ont-ils moins de 25 ans ?

La performance doit être améliorée.

Si le rendement reste inférieur à 88% après avoir effectué les améliorations possibles (régler le brûleur, colmater et nettoyer la chaudière, réguler le tirage, diminuer la puissance du brûleur), remplacer le brûleur et/ou la chaudière.

+ + +

Remplacer la chaudière et le brûleur : gain jusqu’à 15 % de la consommation totale.

Remplacer le brûleur : gain de 3 à 10 %.

Placer un régulateur de tirage : de 1 à 3 %.

Diminuer la puissance du brûleur existant (mettre un gicleur de plus petit calibre) : de 1 à 2 %.

La chaudière est-elle une ancienne chaudière gaz atmosphérique ?

Remplacer la chaudière par une chaudière munie d’un brûleur à air pulsé ou d’un ventilateur d’extraction sur les fumées.

+ + +

Investissement rentabilisé en 5 ans si maintien de la chaudière en température.

L’isolant de la chaudière est-il détérioré, voire absent ?

Le corps de la chaudière est-il bien isolé ? entièrement et supérieur à 3 cm ?

La jaquette est-elle froide au contact de la main ? inférieure à 35 °C ?

Réisoler la jaquette.

Remplacer la chaudière.

+ +

Remplacer la chaudière et le brûleur : jusqu’à 15 % de la consommation totale.

Le brûleur est-il à deux allures et ces allures sont-elles bien régulées en cascade ? (ex : consigne d’aquastat de 1^èreallure > consigne d’aquastat de 2^ème allure + 10°C)

Modifier la régulation de l’enclenchement des étages du brûleur.

+ + +

Gain : 2..3 % de rendement.

L’aspiration d’air du brûleur est-elle fermée à l’arrêt ?

Corriger le raccordement électrique du brûleur.

Débloquer le clapet pour qu’il se ferme.

Remplacer le brûleur.

+ + +

Gain : 2 .. 3 % de rendement.

Chaudière surdimensionnée ?

La puissance du brûleur est-elle inférieur à celle de la chaudière ?

Le brûleur est-il trop puissant ? la flamme tape au fond du foyer ?

Rapport consommation [kWh] / puissance [kW] < 1000 h (bâtiment bien isolé) … 1 500 h (bâtiment ancien) ?

Les cycles de fonctionnement du brûleur sont-ils longs ? (sup à 4 min. en hiver) ?

Diminuer la puissance du brûleur (modifier le gicleur en restant dans les limites admises).

Diminuer la puissance chaudière lors du remplacement de la chaudière et/ou du brûleur.

+ + +

Investissement plus faible lors du remplacement.

Si chaudière à condensation, la température de l’eau de retour est-elle < 50°C ?

Améliorer le réseau hydraulique pour valoriser la chaudière à condensation.

Diminuer la vitesse de circulation, éviter les soupapes différentielles, placer des circulateurs à vitesse variable.

Adapter la régulation de la production d’eau chaude sanitaire combinée.

+ +

… 6…% de la consommation de chauffage.

Si l’installation est composée de plusieurs chaudières :

– Sont-elles régulées en cascade ?

– Sont-elles équipées de vannes d’isolement motorisées ? ou d’un circulateur propre avec un clapet anti-retour ?

– le maintien en température de toutes les chaudières est-il évité ?

Réguler les chaudières en cascade

+ +

S’il existe des besoins de chaleur et d’électricité continus et simultanés, sont-ils valorisés par une installation de cogénération ?

Évaluer la faisabilité d’un projet de cogénération

+ +

Distribution de chaleur

Repérer le problème

Projet à étudier

Rentabilité

Les conduites et les vannes traversant les locaux non chauffés en permanence (chaufferie, gaines techniques, faux-plafonds, …) sont-elles isolées ?

Isoler les conduites (ainsi que les vannes) dans les locaux non chauffés en permanence (gaines techniques, faux-plafonds, …).

+ + +

TR = moins d’un an

Gain = 90 % des pertes de la conduite.

La vitesse des circulateurs est-elle trop élevée ?

Par grand froid (T° < 0°C), la différence de température entre le départ et le retour des circuits est-elle > 15°C?

La somme des puissances électriques des circulateurs est-elle inférieure à 2 millièmes de la puissance des chaudières ?

Réduire de vitesse les circulateurs à plusieurs vitesses.

+ + +

gain : … 40…% de la consommation électrique des circulateurs.

Si l’installation est équipée :

de radiateurs avec vannes thermostatiques,
de ventilo-convecteurs avec vannes 2 voies,
ou d’autres unités terminales à débit variable,

la pompe de circulation est-elle à vitesse variable ?

En cas de remplacement de circulateur, placer des circulateurs à vitesse variable.

gain : 40 … 50 % de la consommation du circulateur.

Les locaux en bout de circuit de chauffage sont-ils aussi bien chauffés que les autres ?

Des locaux défavorisés (difficiles à chauffer) ou présentant de problèmes d’inconfort indiquent un problème d’équilibrage du réseau.

Equiper le départ des circuits de vannes d’équilibrage et les radiateurs/ventilo-convecteurs de tés de réglage, puis équilibrer l’installation.

+ +

Amélioration du confort, l’économie dépend de la surchauffe existante pour satisfaire les occupants des locaux mal chauffés (1°C de trop…7 à 8 % de surconsommation).

Le circuit hydraulique est-il découpé par zones de besoins homogènes ? ou faut-il chauffer tout un bâtiment ou toute une zone pour quelques locaux occupés ?

(Circuits séparés en fonction de l’orientation et de l’usage des locaux : horaires d’utilisation, température de consigne, etc.. et régulation distincte par circuit).

Adapter le découpage du réseau aux besoins des locaux et placer une régulation par zone.

Dépend de l’ampleur des zones chauffées inutilement.

Certaines parties du réseau sont-elles corrodées ?

L’appoint d’eau est-il inférieur à 1 litre par kW installé par an ?

Évaluer l’état mécanique du réseau de distribution

Émission de chaleur

Repérer le problème	Projet à étudier	Rentabilité
Les allèges sont-elles isolées ? Les allèges sont-elles vitrées ?	Coller un isolant avec couverture réfléchissante au dos du radiateur	+ + + TR = de 1 à 3 ans
La surface inférieure des planchers chauffant est-elle isolée ?	Placer un isolant sous les planchers chauffant	+ + + TR = de 1 à 3 ans
Les radiateurs sont dégagés et libres d’obstacles ? Les occupants évitent-ils d’encombrer les équipements ?	Libérer les radiateurs des entraves au bon passage et à la bonne diffusion de la chaleur	+ + Effet immédiat!
La température de surface du radiateur est-elle homogène ? est-il chaud en bas et froid en haut ?	Purger l’air présent	+ +
La température de surface du radiateur est-elle homogène ? est-il froid en bas et chaud en haut ?	Augmenter le débit d’alimentation	+ +

Régulation

Repérer le problème	Projet à étudier	Rentabilité
La régulation du chauffage a-t-elle un programme de jour et un programme de nuit ?	Arrêter l’installation de chauffage la nuit et le week-end, avec un contrôle de température par thermostat d’ambiance.	+ + + Gain de 5 à 30 %, suivant la situation de départ.
Le nombre de jours programmables des horloges correspond-il au mode d’occupation des locaux ? (Peut-on faire une programmation différente un jour de semaine et le week-end, peut-on programmer à l’avance les journées de congé, …?).	Remplacer l’horloge afin de pouvoir programmer le fonctionnement de l’installation conformément à l’utilisation du bâtiment.	+ + + Gain de 5 à 15 %.
Les horaires appliqués correspondent-ils réellement à l’occupation ?	Adapter les horaires de la régulation aux horaires d’occupation réels du bâtiment	+ + +
Les circulateurs sont-ils arrêtés lorsqu’il n’y a pas de besoins de chauffage ? (En été, en coupure de nuit,etc., lorsque les vannes mélangeuses sont fermées).	Arrêter les circulateurs lorsqu’il n’y a pas de besoin de chauffage.	+ + Gain de 50 % de la consommation des circulateurs.
La température ambiante de consigne en chauffage est-elle respectée dans les différents locaux ?	Corriger le réglage des courbes de chauffe.	+ + + 1°C de trop…7 à 8 % de surconsommation.
Les radiateurs des locaux ensoleillés ou à forte occupation sont-ils équipés de vannes thermostatiques ?	Placer des vannes thermostatiques dans les locaux où il y a surchauffe.	+ + 1°C de trop…7 à 8 % de surconsommation.
De l’eau est-elle régulièrement ajoutée au réseau ? Le vase d’expansion sonne-t-il « plein » (et non « creux ») ? (Signe d’une fuite de l’installation et, à terme, d’un risque de corrosion).	Remédier à la cause de l’insuffisance d’eau, trouver l’origine de la fuite.	Évite l’ajout d’eau trop fréquent dans la chaudière, entraînant une corrosion de l’installation et une surconsommation due à l’entartrage.

Audit complet avec classement des mesures à prendre ?

L’audit d’un bâtiment existant

Pour le Responsable Énergie

Évaluer (bâtiments non climatisés)

Évaluer (bâtiments climatisés)

Pour l’auditeur (xls)

Caculs (bâtiments non climatisés)

Calculs (bâtiments climatisés)

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 : 25 Sep, 2007

Comprendre la libéralisation du marché du gaz et de l’électricité

Marché libéralisé ?

Auparavant, tout client raccordé au réseau de distribution d’électricité ou de gaz, n’avait pas d’autre choix que de se fournir en énergie auprès de son distributeur.

L’ouverture à la concurrence des marchés de l’électricité et du gaz naturel est un processus européen, qui est en cours de mise en œuvre en Wallonie.

Lorsqu’un client est éligible, il peut choisir librement son fournisseur d’énergie. Il est cependant toujours raccordé au réseau de son distributeur, appelé dorénavant Gestionnaire de Réseau de Distribution GRD.

Ce client a des contacts avec son gestionnaire de réseau pour ce qui concerne le raccordement au réseau, les installations de mesure de la consommation, le relevé des données de mesure, les pannes et coupures éventuelles, etc… Les relations entre les différentes parties sont, notamment, régies par les règlements techniques relatifs à la gestion des réseaux, règlements disponibles sur le site de la CWaPE ( www.cwape.be).

La nouvelle organisation, tant au niveau du marché du gaz que du marché de l’électricité, implique une séparation des métiers.

Schématiquement, les relations s’organisent comme suit :

La distribution est assurée par le Gestionnaire de Réseau de Distribution (GRD), qui :

gère le raccordement au réseau
veille à la continuité et à la qualité de l’approvisionnement (quel que soit le fournisseur)
est responsable des mesures et du comptage de l’énergie consommée.

Le tableau ci-dessous reprend les différents gestionnaires de réseau de distribution désignés en Région wallonne :

GASELWEST (c/o EANDIS)
ORES – Namur (ex IDEG)
ORES – Hainaut Electricité (ex IEH)
ORES – Hainaut Gaz (ex IGH)
ORES – Est (ex INTEREST)
ORES – Luxembourg (ex INTERLUX)
ORES – Verviers (ex INTERMOSANE)
ORES – Brabant wallon (ex SEDILEC)
ORES – Mouscron (ex SIMOGEL)
PBE (c/o INFRAX)
RESEAU D’ENERGIES DE WAVRE
RESA

Si vous souhaitez actualiser cette liste des gestionnaires de réseau de distribution d’électricité ou connaitre leurs coordonnées de contact, consultez le site de la CWaPE ( www.cwape.be).

La fourniture d’électricité ou de gaz est assurée par un fournisseur possédant une licence délivrée par le Ministre wallon de l’Énergie.

Seuls les fournisseurs possédant une licence sont autorisés à fournir de l’électricité et/ou du gaz en Wallonie.

Voici la liste des organismes qui ont obtenu une licence de fourniture d’électricité en Région wallonne :

ARCELORMITTAL ENERGY SCA **
ASPIRAVI ENERGY nv
AXPO FRANCE & BENELUX sa *
BELGIAN ECO ENERGY sa
BELPOWER INTERNATIONAL sa
BIOWANZE sa **
COCITER scrl
COMFORT ENERGY sa
DANSKE COMMODITIES A/S
DIRECT ENERGIE BELGIUM sa (marque POWEO)
E.ON BELGIUM sa *
EDF LUMINUS
ELECTRABEL sa *
ELECTRABEL CUSTOMER SOLUTIONS sa
ELEGANT sprl
ELEXYS sa
ENDESA ENERGIA sa *
ENECO BELGIË bv
ENERGIE 2030 Agence sa
ENERGIE DER NEDERLANDEN bv *
ENERGY CLUSTER sa
ENI GAS & POWER sa
ENI S.p.A.
ENOVOS LUXEMBOURG sa *
EOLY sa
ESSENT BELGIUM nv
GETEC ENERGIE AG
KLINKENBERG ENERGY sa
LAMPIRIS sa
OCTA+ ENERGIE sa
POWER ONLINE sa (marque MEGA)
POWERHOUSE bv *
RECYBOIS sa **
RENOGEN sa *
SCHOLT ENERGY CONTROL sa *
SEVA sa **
SOCIETE EUROPENNE DE GESTION DE L’ENERGIE sa **
SOLVAY ENERGY SERVICES SAS *
TOTAL GAS & POWER BELGIUM sa
TOTAL GAS & POWER LIMITED *
TREVION nv
VENTS D’HOUYET sca à finalité sociale
VERDESIS sa **
VLAAMS ENERGIEBEDRIJF nv
XYLOWATT sa **

* Activités commerciales orientées « grosses entreprises ».
** Fourniture d’électricité limitée à des clients déterminés à la société.

Si vous souhaitez actualiser cette liste des fournisseurs d’électricité ou de gaz en région wallonne ou connaitre leurs coordonnées de contact, consultez le site de la CWaPE ( www.cwape.be).

Qui est éligible ?

Depuis le 1^er janvier 2007, tous les consommateurs sont éligibles, ce qui signifie qu’ils peuvent choisir librement leur fournisseur d’électricité.

Faut-il faire une démarche pour être éligible ?

NON, si vous êtes un client électricité Haute-Tension ou assimilé ou si votre consommation annuelle de gaz est supérieure à 0,12 GWh, votre gestionnaire de réseau vous a déjà notifié que vous remplissiez les conditions d’éligibilité. Vous n’avez pas d’autre démarche à entreprendre pour être éligible. Vous êtes libre de choisir ou non votre fournisseur d’électricité et/ou de gaz.
OUI, si vous êtes un client professionnel (c’est-à-dire non domestique) non automatiquement éligible.
Vous ne pouvez devenir éligible que si vous possédez un compteur exclusivement destiné à enregistrer votre consommation d’électricité ou de gaz pour les besoins de votre activité professionnelle.
Tout client professionnel qui souhaite devenir éligible doit en faire la demande expresse en le notifiant, par recommandé avec accusé de réception, à son gestionnaire de réseau d’électricité ou de gaz.
Cette notification doit contenir les éléments suivants:

vos nom et prénom,
l’adresse complète du site de consommation pour lequel un compteur à usage exclusivement professionnel est installé,
une déclaration sur l’honneur attestant que la consommation visée est exclusivement destinée à l’usage professionnel,
le cas, échéant, les coordonnées du ou des fournisseurs que vous avez choisi(s).

En réponse à votre demande, le gestionnaire de réseau doit vous notifier votre code EAN, qui est un code qui définit de manière univoque votre point de raccordement. A partir du moment où ce code vous est notifié, vous devenez effectivement éligible.
Le délai endéans lequel le gestionnaire de réseau doit vous notifier le code EAN est de 30 jours à dater de l’accusé de réception de votre demande.
Si vous exercez votre activité professionnelle sur plusieurs sites, disposant d’un compteur spécifique chacun, il conviendra d’identifier dans votre demande tous les sites pour lesquels vous souhaitez devenir éligible.

L’éligibilité oblige-t-elle à choisir un fournisseur ?

En devenant éligible pour l’électricité et/ou le gaz, vous pouvez ou non exercer votre éligibilité, c’est-à-dire choisir librement votre fournisseur.

Il n’est pas nécessaire de prendre une décision hâtive.

Tant que vous n’exercez pas votre éligibilité

Vous ne choisissez donc pas de fournisseur. Votre gestionnaire de réseau vous en a désigné un d’office. Dans sa lettre vous notifiant que vous deveniez éligible, le gestionnaire de réseau a du vous indiquer notamment qui est votre fournisseur désigné et communiquer la liste des fournisseurs titulaires d’une licence de fourniture. Le fournisseur désigné applique ses tarifs propres, qui peuvent différer des tarifs antérieurs.

Moyennant préavis de 1 mois (à dater du premier jour du mois qui suit), vous pouvez à tout moment quitter ce régime pour exercer votre éligibilité. Si vous signez un contrat avec ce fournisseur désigné, vous serez considéré comme ayant exercé votre éligibilité.

Dès que vous exercez votre éligibilité

En exerçant votre éligibilité, vous décidez de conclure un contrat avec le fournisseur de votre choix. Dans ce cas, vous êtes lié avec votre fournisseur pour la durée prévue par le contrat et compte tenu des éventuelles clauses de résiliation anticipée.

À qui s’adresser en cas de problèmes ?

Votre fournisseur est votre interlocuteur privilégié pour toute question concernant votre fourniture en électricité ou en gaz.

En cas de panne résultant d’un problème technique sur le réseau ou en cas de fuite de gaz, contactez votre gestionnaire de réseau (GRD) dont le numéro de téléphone doit être indiqué sur la facture de votre fournisseur.

Si vous estimez être lésé dans vos droits, il vous est recommandé d’exposer votre position à votre fournisseur ou à votre gestionnaire de réseau selon le cas, afin de tenter d’aboutir à une solution à l’amiable au différend qui vous oppose.

Vous pouvez également saisir le service de médiation du Service Public Fédéral Économie, PME, Classes moyennes et Énergie ( www.mineco.fgov.be).

En ce qui concerne des litiges relatifs à l’accès aux réseaux de distribution et à l’application des règlements techniques relatifs à la gestion du réseau de transport local ainsi qu’à la gestion des réseaux de distribution d’électricité et de gaz, il est loisible aux parties de saisir le service de conciliation et d’arbitrage instauré auprès de la CWaPE. ( www.cwape.be).

Si le litige persiste, des voies de recours légales existent. Les cours et tribunaux sont compétents dans tous les cas.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’efficacité énergétique des équipements

1ère analyse : calculer la puissance installée

Une valeur de référence

Actuellement, un éclairage performant fournit un éclairement de 100 lux avec une puissance installée (y compris la puissance des auxiliaires éventuels) inférieure à :

1.5 à 2 W/m².100 lux pour les bureaux, écoles, ateliers,…
3.5 W/m².100 lux pour les commerces
0.5 W/m².10 lux en éclairage extérieur

Cette valeur dépend évidemment de la forme de la pièce et de la couleur des parois.

Ainsi, un éclairage correct fournit un éclairement de 400 lux (par exemple pour une classe) avec une puissance installée (y compris les auxiliaires éventuels) de : 7,5 … 10 W/m² au sol .

Il n’est pas rare de rencontrer dans les anciennes installations une puissance installée supérieure à 25 W/m², pour un niveau d’éclairement identique.

Calcul de la puissance spécifique

Calculs	Pour calculer la puissance électrique installée.
Données	Pour connaitre les valeurs d’éclairement requis par usage.

Note : la valeur de la puissance spécifique est à calculer sur toute la surface du local (sans déduction de la zone périphérique (la zone périphérique – souvent un pourtour de 0,5 m où se trouvent les armoires – peut être appliquée pour le calcul de niveau d’éclairement).

Si la valeur de la puissance spécifique est fortement supérieure aux valeurs ci-dessus, une rénovation de l’installation d’éclairage dans un but de rentabilité financière sera à envisager. A remarquer, cependant, que la rentabilité financière reste une notion aléatoire en fonction de la fonction des bâtiments.

Cette étude de rentabilité tiendra notamment compte du temps de fonctionnement des lampes. En première approximation, on considérera rentable un remplacement si les puissances installées sont :

proche du double des valeurs de référence pour des durées d’utilisation annuelle moyenne de 2 000 h/an ;
proche du quadruple pour des durées d’utilisation annuelle moyenne de 1 000 h/an.

2ème analyse : repérer les indices d’une installation peu performante

1er indice : des lampes peu performantes

Pour 1 Watt de puissance électrique, le flux lumineux délivré diffère en fonction du type de lampe.

Les anciennes lampes à incandescence ont ainsi un rendement lumineux (W/lumen) nettement inférieur aux lampes fluorescentes. (La présence d’un réflecteur interne diminue encore ce rendement).

Parmi les lampes fluorescentes, les tubes de 38 mm de diamètre (ancienne génération) ont un rendement de 50 % inférieur aux tubes de 26 mm ou de 16 mm (nouvelle génération). Les tubes fluorescents à allumage rapide, dits « rapid start », ont également un mauvais rendement. Ces derniers sont reconnaissables à la bande métallique se trouvant tout le long du tube.

Autrement dit, pour délivrer un même flux lumineux de 2 200 lm, il faudra un tube fluorescent (Ø 16 mm) de 21 W ou une lampe à incandescence de 150 W !!!!

Les lampes à faible efficacité lumineuse

La lampe à incandescence et la lampe halogène.

Lampes performantes

Les tubes fluorescents, les fluocompactes , l’Halogénure métallique et le Bulb LED.

Note : les fluocompactes et bulbs LED à auxiliaires intégrés (p.ex. socket E27) ont un rendement de +/- 50 lm/W et donc pas très élevé. (par rapport aux lampes fluorescentes et halogénures métalliques avec un rendement de +/- 100 m/W).

Données

Ppour connaitre les valeurs d’efficacité énergétique de différentes lampes.

Remarque pour l’éclairage extérieur

Les lampes fluorescentes, malgré leur efficacité lumineuse nominale importante, ne sont pas toujours adaptées à une utilisation extérieure :

Chute de l’efficacité avec la température extérieure (certaines lampes ne s’allument même plus sous une certaine température).

Difficulté de maîtrise du flux lumineux étant donné la taille des lampes.

Absorption de la lumière émise d’une lampe par l’autre dans les luminaires multilampes.

Elles ne seront utilisées que lorsque l’on désire créer des lignes lumineuses (ex : dans les tunnels, quais de gare, …), moyennant l’utilisation de luminaires spécialement étudiés.

On préférera dès lors les lampes au sodium basse pression et les halogénures métalliques. Actuellement, les luminaires LED envahissent nos espaces externes. Bonne ou mauvaise chose ? Effectivement, oui ! La lampe LED (ou luminaire LED) plus que sûrement une lampe d’avenir pour l’éclairage externe sachant que :

les niveaux d’éclairement exigés sont souvent plus bas pour les abords des bâtiments tertiaires et, par conséquent, le nombre de lumen nécessaire n’est pas trop élevé (ce qui convient bien aux sources LED actuelles) ;

les températures basses de nos campagnes donnent la possibilité au LED de pouvoir s’exprimer entièrement. En effet, les LED « raffolent » des températures basses pour donner leur plein flux lumineux.

2ème indice : des luminaires peu performants

Mauvais contrôle de la lumière

Le rendement d’un luminaire est mauvais lorsqu’une partie importante de la lumière émise par la lampe est absorbée par :

le plafond,
le réflecteur,
les ventelles,
le diffuseur.

Absence de réflecteur (tube nu)
pertes = 50 %.

Réflecteur peint (blanc…)
pertes = 50 %.

Diffuseur en micro-grille
pertes = 75 %.

Diffuseur prismatique
pertes = 60 %.

Diffuseur opalin
pertes = 70 %.

Luminaire indirect
pertes = 50 %.

Notons aussi que le luminaire perd en efficacité s’il est disposé ou dirigé hors de la zone à éclairer.

En éclairage extérieur, les luminaires considérés comme éblouissants, c’est-à-dire ne contrôlant pas la diffusion de la lumière, sont aussi ceux qui ont le plus mauvais rendement :

Absence de réflecteur, diffuseur opalin.

Lampes moins adaptées

Un même luminaire peut parfois être équipé de différents types de lampes. Or, le type de lampe peut parfois affecter le rendement du luminaire.

Par exemple pour certains types de luminaires, une lampe ovoïde, ayant une surface extérieure, plus importante et de surcroît mat, risque d’absorber une partie de la lumière qu’elle a émise.

3ème indice : des ballasts peu performants

Les ballasts traditionnels ou électromagnétiques (appelés aussi inductifs) ont une consommation équivalente à 20 % de la consommation de la lampe fluorescente. Cette consommation est de 14 % pour les ballasts électromagnétiques « faibles pertes ».

Quant aux ballasts électroniques, ils ont des faibles pertes (de l’ordre de 10 % de la puissance de la lampe) et même avec certaines lampes fluorescentes ils sont en mesure de diminuer la puissance de celles-ci en améliorant leur efficacité énergétique. Attention, l’utilisation de ballasts électroniques est cependant délicate dans les locaux équipés de matériels électroniques de mesure (laboratoire, hôpital,…).

Enfin, les ballasts gradables ou dimmables intégrés dans un système d’éclairage régulé tenant compte de l’apport de lumière naturelle peuvent contribuer à réduire encore leur perte de manière fictive. Les chiffres annoncés par certains constructeurs sont à considérer au cas par cas au niveau des systèmes et des types de lampes.

À noter aussi, comme le montre le graphe précédent, que les consommations du ballast ne sont pas nécessairement proportionnelles aux niveaux de dimming.

Ballasts électromagnétiques
faible perte et normal.

Ballast électronique.

Données	Plus d’infos sur la classification énergétique des ballasts.
Améliorer	Remplacer les lampes.
Améliorer	Remplacer les optiques.
Améliorer	Remplacer les ballasts.
Concevoir	Choisir un luminaire.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’hygiène des mets

Évaluer l'hygiène des mets

L’arrêté royal relatif à l’hygiène des denrées alimentaires est en vigueur depuis le 13 juillet 2014.

L’arrêté explique, entre autres, les dispositions d’hygiène pour tous les exploitants du secteur alimentaire notamment concernant l’infrastructure, l’équipement, la température et l’hygiène du personnel.

En outre, des inspecteurs du Ministère de la Santé Publique / Inspection générale des denrées alimentaire sont chargés de venir vérifier le respect de l’arrêté.

De manière à respecter l’arrêté, de nombreux établissements ont entrepris ou doivent envisager la rénovation de leur cuisine.

Par exemple, une disposition des locaux qui ne permet pas de séparer circuits « sales » et « propres » va engendrer une révision complète de la cuisine collective. On en profite bien souvent pour remplacer les équipements désuets.

Pour évaluer les équipements, des mesures à l’intérieur de ceux-ci doivent être réalisées. Un appareil qui ne permet plus d’atteindre les températures respectant la chaîne du chaud ou du froid, par exemple, risque de devoir être remplacé.

Dans des cas tels que ceux-là, c’est l’occasion de penser « à long terme », de penser « économies d’énergie ».

Nous n’abordons donc ici que ce qui pourrait engendrer une rénovation lourde ou le remplacement de gros équipements (ayant une influence sur les consommations énergétiques). Le diagnostic n’est donc pas aussi complet que celui qui serait fait par un inspecteur de l’hygiène des denrées alimentaires. Il ne comporte, par exemple, pas les exigences quant au petit matériel, …

Évaluer	Pour évaluer l’infrastructure et le respect de l’hygiène des mets.
Évaluer	Pour évaluer le respect de la chaine du chaud et de la chaine du froid.

Posted By : 25 Sep, 2007

Comprendre la sensation de froid liée à la régulation

Préalable : schéma de l’installation

Comme pour l’évaluation de l’efficacité énergétique de la régulation, la compréhension du fonctionnement de l’installation est indispensable pour orienter les recherches. Pour cela, il faut dresser le schéma hydraulique de l’installation ainsi que le schéma de sa régulation : comment se distribue la chaleur au départ de la chaufferie, et quel régulateur commande quelle partie de l’installation ?

Exemple : principe de régulation d’une installation existante

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.

Techniques

Quelques schémas pour comprendre la régulation …

Vérification des paramètres de la régulation centrale

On entend par « paramètres de la régulation centrale » :

le réglage de la température de l’eau distribuée dans les différents circuits,
le réglage des périodes de marche et de ralenti.

Température de l’eau distribuée dans les différents circuits

Dans la plupart des installations de chauffage du secteur tertiaire, la température de l’eau distribuée dans les différents circuits est régulée en fonction de la température extérieure, suivant une correspondance appelée courbe de chauffe.

Courbe de chauffe standard : lorsque la température extérieure est de 3°C, la température de l’eau est réglée sur 70°C.

Un mauvais réglage des différentes courbes, c’est-à-dire une température d’eau trop basse, provoquera un inconfort dans certaines zones du bâtiment.

A priori, si la cause de l’inconfort est une température d’eau trop basse, le manque de chaleur se fera ressentir dans une bonne partie des locaux desservis par le circuit incriminé.

En principe, chaque bâtiment (ou zone de bâtiment) a une courbe de chauffe qui lui correspond (fonction de son degré d’isolation, de sa température de consigne et du surdimensionnement de ses corps de chauffe). C’est pourquoi, il est impossible pour un chauffagiste ne vivant pas dans le bâtiment de régler la bonne courbe. C’est aussi pourquoi il est impossible de dire ici quelle doit être la bonne température de l’eau. Tout au plus, peut-on comparer la courbe réelle à la courbe standard avec laquelle la température de l’eau équivaut à :

90°C lorsque la température extérieure est de – 10°C (température minimum de dimensionnement),

20°C lorsque la température extérieure est de 20°C (il n’y a plus de besoin de chauffage et donc plus de puissance à fournir).

Techniques

Régler une courbe de chauffe.

Attention cependant, le principe de la régulation centralisée est qu’elle fournit les mêmes conditions de fonctionnement à tous les locaux raccordés sur un même circuit. Elle ne donnera donc satisfaction à tout le monde que si tous ces locaux ont des besoins semblables : même orientation, mêmes apports internes, même degré de surdimensionnment des émetteurs. Si ce n’est pas le cas, la tendance sera d’augmenter la température de l’eau de manière à satisfaire les plus défavorisés. Il en résultera des surchauffes pour les autres et le plus souvent une régulation de leur température ambiante par ouverture des fenêtres. Parfois donc, la seule régulation de la température d’eau distribuée à partir d’une sonde extérieure n’est pas suffisante. Il faudra lui adjoindre une régulation locale complémentaire (vannes thermostatiques) ou une compensation par mesure de la température intérieure (thermostat d’ambiance dans un local témoin).

Périodes de marche et de ralenti

Lorsque l’installation ne comprend pas d’optimiseur, le gestionnaire de l’installation doit fixer le moment de la relance et de la coupure au niveau d’une horloge.

Ces moments sont peut-être mal choisis. Ceci est cependant rarement le cas, le gestionnaire prenant ses précautions pour satisfaire les locaux les plus défavorisés.

Par contre, il n’est pas rare de rencontrer en chaufferie, des horloges n’étant pas à l’heure, à la suite d’une coupure de courant ou à la suite d’un oubli du changement d’heure. Si l’horloge est à l’heure d’été, l’installation sera relancée une heure trop tôt en hiver (de novembre à mars), causant ainsi une certaine surconsommation; si l’horloge est à l’heure d’hiver, l’installation sera relancée une heure trop tard en mi-saison (d’avril à octobre). Cette situation n’aura généralement guère de conséquence car le gestionnaire aura défini le moment de la relance pour les conditions les plus rudes.

Emplacement des sondes extérieures

La plupart des régulations centralisées se basent sur une mesure de la température extérieure. Si la mesure réalisée n’est pas représentative des besoins réels, il en résultera un inconfort.

Il faut donc rechercher l’emplacement de la sonde extérieure et voir si sa position lui permet une mesure correcte des conditions extérieures communes à tous les locaux.

Les sondes extérieures doivent être placées :

À mi-hauteur de la zone dont elles doivent être témoins.

Sans être masquées (balcon, toiture, … ).

Éloignées de toute source de chaleur perturbatrice (soleil, corps de cheminée, grille de ventilation, … ) qui entraînerait une diminution non souhaitée de la température d’eau.

Emplacements recommandés et déconseillés d’une sonde extérieure.

Si la sonde extérieure doit être représentative pour l’ensemble du bâtiment, elle doit être positionnée au nord ou au nord-ouest. En effet, une sonde placée par exemple à l’est entraînera la coupure prématurée du chauffage le matin en cas d’ensoleillement, ce qui ne permettra jamais au bâtiment de se réchauffer suffisamment. Une sensation de froid sera donc ressentie durant toute la journée. Inversement si la sonde est placée vers l’ouest, la coupure du chauffage suite à l’ensoleillement de fin d’après-midi ne sera pas préjudiciable puisque le bâtiment aura emmagasiné de la chaleur durant toute la journée.

Améliorer

Un mauvais emplacement de la sonde ou la présence de perturbations extérieures importantes et non contrôlables peuvent être atténués en compensant le régulateur climatique.

N’oublions pas, en outre, qu’une sonde peut être défectueuse !

Emplacement des sondes intérieures

Comme pour les sondes extérieures, les mesures prises par un thermostat d’ambiance doivent être représentatives de la zone qu’il doit réguler :

Il ne doit pas être caché (derrière une armoire, une affiche, …). Si c’est le cas, cela conduira soit à des surchauffes et une surconsommation (thermostat situé dans une zone moins influencée par les sources de chaleur), soit à un manque de chaleur (thermostat situé dans une zone directement influencée par les sources de chaleur).

Il doit être situé dans un local représentatif des besoins des autres locaux situés sur le même circuit. S’il est dans un local bénéficiant d’apports de chaleur plus importants (nombre d’occupants élevés, ordinateurs, ensoleillement, …), il diminuera la fourniture de chaleur des autres locaux, y créant un inconfort.

Sonde d’ambiance cachée derrière un porte-manteau ou une affiche.

Emplacement des vannes thermostatiques

La régulation de la fourniture de chaleur dans chaque local peut être affinée au moyen de vannes thermostatiques Ici aussi, il est important que la sonde de la vanne thermostatique reflète fidèlement la température effective du local. Ainsi :

L’air doit pouvoir circuler aisément autour d’elle : il ne faut pas la masquer par une tenture, un cache-radiateur, …

Elle ne doit pas subir l’influence de la chaleur dégagée par le radiateur, par exemple en étant située dans le flux d’air chaud ascendant.

Emplacements recommandés et déconseillés d’une vanne thermostatique.

Le cas échéant, il faut recourir à l’emploi de bulbes à distance (télé sonde).

Vanne thermostatique avec bulbe séparé (pouvant être placé) à distance : la mesure de température est prise à distance de la vanne qui échapper à l’influence du corps de chauffe.

Posted By : 25 Sep, 2007

Comprendre la sensation de froid liée à la production

Sous-dimensionnement du générateur de chaleur

Cela est excessivement rare mais ça arrive !

En effet, il faut savoir que la plupart des installations de chauffage existantes sont surdimensionnées, même fortement surdimensionnées.

Évaluer

On peut vérifier le dimensionnement d’une chaudière en calculant le temps de fonctionnement annuel du brûleur et en comparant ce chiffre à un temps estimé correct en fonction du type de bâtiment. Cette estimation ne peut se faire qu’en connaissant la puissance du brûleur et la consommation annuelle de combustible. Pour approfondir cette méthode d’évaluation.

Encrassement de la chaudière

L’encrassement d’une chaudière diminue l’échange de chaleur entre les fumées et l’eau. Les fumées sont donc évacuées plus chaudes vers la cheminée (1 mm de suie dans la chaudière équivaut à une augmentation de 50°C de la température des fumées). Il en résulte :

une perte de rendement,
une perte de puissance de la chaudière.

En principe, l’encrassement étant un phénomène dynamique, l’inconfort qui y serait lié doit s’amplifier en attendant l’entretien des installations.

L’encrassement excessif des installations peut avoir comme cause :

des démarrages de brûleur trop fréquents liés à un surdimensionnement de l’installation ou un différentiel de régulateur trop faible,

l’encrassement de la chaufferie, le brûleur aspirant son air dans celle-ci. Nous avons, par exemple, rencontrés des brûleurs dont l’amenée d’air est partiellement obturée par les pluches issues de la buanderie voisine,

un manque de ventilation de la chaufferie, entraînant une mauvaise combustion,

un mauvais réglage de la combustion.

Évaluer	Pour en savoir plus sur les causes de démarrage trop fréquents du brûleur
Évaluer	Pour en savoir plus sur les causes d’une mauvaise combustion
Réglementations	Pour en savoir plus sur les exigences de ventilation des chaufferies

Cas particulier de la pompe à chaleur

Un défaut de puissance

Une pompe à chaleur sur l’air extérieur présente l’important défaut de produire d’autant moins de chaleur qu’il ne fait froid à l’extérieur… Or c’est précisément à ce moment que le bâtiment demande une forte puissance de chauffe.

Si cela apparaît fréquemment en période de très grands froids, ce problème ne peut se résoudre que par l’adjonction d’un appoint, appoint électrique direct (donc coûteux à l’exploitation) ou appoint thermique par une chaudière (en mode monovalent ou bivalent).

Concevoir

Pour en savoir plus sur la conception de l’appoint de la pompe à chaleure

Le problème du dégivrage

Si le froid apparaît plutôt pour des températures extérieures avoisinant les 5°C, on soupçonnera le phénomène de dégivrage :

le fluide frigorigène présente une température en dessous de 0°C
la vapeur d’eau contenue dans l’air ambiant condense et puis prend en glace, obstruant alors l’échangeur
le cycle est temporairement inversé pour faire fondre la glace
de l’air froid est pulsé dans les locaux.

À noter que ce phénomène est moins crucial en période de gel car l’air est plus sec et la glace apparaît sous forme de cristaux qui s’envolent avec l’air pulsé.

Si l’appareil est modulaire, une solution peut consister à décaler les périodes de dégivrage des différents modules de la PAC.

Améliorer

Pour en savoir plus sur l’amélioration du fonctionnement de la pompe à chaleur

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer les gains et la rentabilité du remplacement des châssis

Les gains se situent au niveau de :

La diminution de la facture énergétique

Le remplacement des fenêtres par des fenêtres plus performantes permet d’économiser beaucoup d’énergie.

Un calcul de rentabilité financière du remplacement d’un vitrage par un vitrage plus performant au niveau énergétique devrait, en principe, tenir compte de l’amélioration du coefficient de transmission thermique U (anciennement k), mais également de la diminution des facteurs solaire g(anciennement FS) et de transmission lumineuse TL ainsi que de l’amélioration de l’étanchéité à l’air de la menuiserie et de ses raccords.

Nous ne tiendrons compte, dans le calcul qui suit que de l’amélioration du coefficient de transmission thermique.

Exemple.

Soit un bâtiment de bureaux non climatisé datant de 1965 et situé à Uccle. La température intérieure est maintenue à 20°C en journée. Le bâtiment est équipé d’une installation de chauffage au mazout dont le rendement est évalué à 70 %. On dispose de châssis en bois simple vitrage. Les fenêtres ont des dimensions de 3 m 50 x 2 m. On les remplace par des châssis en bois à vitrage à haut rendement. On estime à 290 €/m² le prix de revient moyen des châssis haut rendement (matériel et placement, TVA comprise).

Calculs	Si vous voulez accéder aux détails des formules utilisées ci-dessous.
Évaluer	Pour calculer le coefficient de transmission thermique (U_w), à partir du coefficient de transmission thermique du châssis (U_f) et du vitrage (U_g).

Gain énergétique annuel :

Coefficient de transmission thermique (U) moyen pour l’ensemble de la fenêtre simple vitrage (dont 20% de châssis) :

U_fen = 0,7 U_VC+ 0,3 U_ch+ 3 U_l=
0,8 x 5,8 + 0,2 x 1,8 + 0 = 5,0 W/m²K.

Coefficient de transmission thermique (U) moyen pour l’ensemble de la fenêtre haut rendement :

U_fen = 0,7 U_VC+ 0,3 U_ch+ 3 U_l=
0,8 x 1,1 + 0,2 x 1,8 + 3 x 0,07 = 1,45 W/m²K.

δU = 3,55 W/m²K.

La température équivalente moyenne intérieure est de (20° – 3°(intermittence) – 3° (apports gratuits)) = 14°C.

La température équivalente extérieure est de 6,5°C.

La durée de la période de chauffe est de 242 jours, soit 5 800 heures.

Le gain énergétique annuel par m² de fenêtre remplacée est donc de :

(ΔU x S x Δ Tm) / η) x durée de chauffe =
3,55 x 1 x 7,5 x 5 800 / 0,7 = 220 600 Wh =
221 kWh, soit 22,1 litre de gasoil.

Exemple de rentabilité

Avec un prix du gasoil de 0,8 € par litre, l’économie financière annuelle par m² de fenêtre est de 17,7 €.

Le temps de retour de l’isolation est donc de (290 / 17,7) = 16 ans.

À noter que si le bâtiment est chauffé jour et nuit (hôpital, maison de repos) et que l’on considère une température moyenne intérieure de 21°C, l’économie monte à 33,8 litre de gasoil/m² et le temps de retour descend à 11 ans.

Si le bâtiment est situé en Ardennes, le temps de retour descend à 12 ans (bureau) ou 8 ans (hôpital).

Si l’institution (bureau d’une administration ou home) obtient la prime UREBA de 30 %, (ou une autre prime et déduction fiscale pour les bureaux privés), le prix du châssis descend à 203 €/m², et donc les temps de retour descendent à :

	Bureau	Home
Brabant	11 ans	7,5 ans
Ardennes	8,5 ans	5,5 ans

Si le chantier est important et qu’une négociation est possible, le prix peut encore descendre. Voici les résultats de statistiques établies sur 35 chantiers (source UREBA- prix HTVA) :

Ces évaluations n’intègrent pas l’économie éventuelle complémentaire liée à l’amélioration de l’étanchéité des châssis.

Calculs	Si vous voulez calculer vous-même la rentabilité du remplacement de vos fenêtres.
	Dans le programme de calcul ci-dessus, il vous sera demandé le coefficient de transmission thermique de la fenêtre (U) avant et après remplacement. Les valeurs nécessaires peuvent être calculées à partir des caractéristiques du vitrage et du châssis.
Évaluer	Il vous sera également demandé d’évaluer le rendement de votre installation de chauffage. Vous trouverez des indications concernant les valeurs à considérer pour une installation à eau chaude. Pour le chauffage électrique, le rendement est de 95 %.

En dehors du contexte d’un remplacement obligatoire, le remplacement d’un simple vitrage par un double, n’est pas très « rentable ». Cependant, vu l’évolution des coûts prévisibles de l’énergie dans les années futures et l’accroissement de confort engendré par un vitrage plus performant, une amélioration progressive paraît être un placement logique pour un gestionnaire de patrimoine.

L’amélioration du confort

Le remplacement des fenêtres va augmenter la température de surface côté intérieur des fenêtres, augmentant ainsi le confort thermique pour les occupants, et réduisant les risques de condensation de surface et donc les problèmes d’hygiène.

Vous pouvez évaluer la température de surface côté intérieure de la fenêtre à l’aide de la formule :

η_oi = η_i – (U x 0,125 x (η_i – η_e))

avec :

η_i : température intérieure (en °C),
η_e : température extérieure (en °C),
U : coefficient de transmission thermique de la fenêtre (en W/m²K),
η_oi : température de surface côté intérieur de la fenêtre (en °C).

Par exemple, s’il fait 0° à l’extérieur et 20°C à l’intérieur, la température du simple vitrage sera de 5,5°C. Elle passera à 17° avec un double vitrage isolant !

Remarque : le calcul de cette température ne tient pas compte du rayonnement direct du soleil sur la vitre. La formule n’est donc valable que lorsqu’il n’y a pas de soleil direct sur la fenêtre ou pour une orientation nord.

La protection du bâtiment

Le remplacement des vieux châssis par des châssis plus performants permet d’éviter la condensation superficielle sur ceux-ci. Celle-ci se forme sur les vitrages et les châssis peu performants. L’eau ainsi formée risque d’engendrer des tâches ou de la moississure sur les mastics et châssis, sur les tablettes et allèges, dues aux gouttelettes ruisselantes.

Néanmoins, ne perdons pas de vue qu’un vitrage peu performant constitue le lieu privilégié de la formation prioritaire de condensation. Lorsqu’il est remplacé par un vitrage plus performant, la condensation risque de se « déplacer » vers d’autres parois mal isolées (linteau ou retour de baie, par exemple). Or celles-ci risquent d’être plus sensibles aux moisissures (un papier peint constitue un terrain plus nourrissant qu’une vitre).

Ce phénomène se produira d’autant plus que l’ancien châssis constituait une « passoire » en matière d’étanchéité, assurant donc la ventilation du bâtiment. Une fois les châssis renouvelés, le bâtiment sera plus étanche et le taux d’humidité intérieur risque d’augmenter. La condensation sur les parois froides ne se produira pas si ces parois ne présentent pas de ponts thermiques ou si la ventilation est bien assurée.

Dans les vieux bâtiments, un remplacement des châssis doit donc être accompagné d’une réflexion sur la gestion de l’humidité par un système de ventilation (placement d’une hotte, d’un ventilateur d’extraction d’air, tout particulièrement à proximité de buanderies, de salles de douches, de cuisines collectives,…).

La diminution des rejets polluants

Du point de vue environnemental, le remplacement des vitrages réduit fortement les rejets de gaz polluants (CO₂, SO₂, NO_X, …)

Exemple.

Le remplacement des vitrages dont il est question dans

l’exemple ci-dessus (supposons une surface de vitrage de 100 m²), permet de diminuer les rejets annuels (chauffage au mazout) :

d’environ 221 kWh/m² x 100 m² x 0,264 kg CO₂/kWh = 5 834 kg de CO₂
d’environ 221 kWh/m² x 100 m² x 0,169 mg NO_x/kWh = 3,7 kg de NO_x

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer le confort acoustique

Valeurs recommandées

Quel est le confort acoustique à atteindre dans les locaux ?

Le confort acoustique est généralement déterminé à partir du niveau NR (Noise Rating) atteint dans le local.

NR 20	Conditions excellentes d’écoute.
NR 25	Très bonnes conditions d’écoute.
NR 20 – 30	Condition de séjour, de repos, de sommeil.
NR 30 – 35	Bonnes conditions d’écoute.
NR 35 – 40	Conditions d’écoute normales, commerces.
NR 40 – 45	Conditions d’écoute modérées.
NR 45 – 55	Conditions de travail acceptables avec un minimum de compréhension de la parole.
NR 50 – 70	Atelier.

Quel est le niveau de bruit maximum imposé par la législation ?

Article 58.5 du RGPT

À propos des installations de ventilations artificielles ou de climatisation des locaux de travail fermés, il est précisé que « ces installations doivent être conçues de manière à éviter qu’ils ne produisent du bruit ou des vibrations qui soient une source de gêne ou d’inconfort pour les travailleurs« . Les ventilateurs d’un évaporateur dans une ambiance à basse température tels que les ateliers de boucherie peuvent devenir vite des sources de nuisance sonore.

La réglementation belge ne prévoit des mesures particulières (surveillance médicale, moyens de protection,…) que lorsque le niveau d’exposition personnelle dépasse une pression acoustique de 85 dB(A), circonstances rencontrées dans les ambiances industrielles comme les locaux techniques des compresseurs par exemple.

Ce seuil est ramené à 80 dB(A) dans le projet de directive européenne.

Les installations de ventilation et de climatisation et de froid alimentaire ne sont donc pas concernées. Pour plus d’informations à ce sujet, on consultera la brochure Bruit – Stratégie d’évaluation et de prévention des risques du Ministère fédéral de l’Emploi et du Travail.

AR 16 janvier 2006 (Ministère Fédéral de l’Emploi et du Travail)

L’article 6 de cet Arrêté Royal (PDF) relatif à la Protection de la santé et de la sécurité des travailleurs contre les risques liés au bruit sur le lieu de travail (M.B. 15.2.2006), définit les valeurs limites d’exposition et les valeurs d’exposition déclenchant l’action par rapport au niveau d’exposition quotidienne au bruit et à la pression acoustique de crête sont fixées à :

valeurs limites d’exposition :
L_{EX, 8h} = 87 dB(A) et Pcrête = 200 Pa respectivement (140 dB(C) par rapport à 20 μPa);
valeurs d’exposition supérieures délenchant l’action :
L_{EX, 8h} = 85 dB(A) et P_crête = 140 Pa respectivement (137 dB(C) par rapport à 20 μPa);
valeurs d’exposition inférieures délenchant l’action :
L_{EX, 8h} = 80 dB(A) et P_crête = 112 Pa respectivement (135 dB(C) par rapport à 20 μPa).

Sans rentrer dans les détails, ses valeurs limites sont rarement rencontrées dans le secteur commercial. Néanmoins, on sera attentif au niveau de bruit qui pourrait être présent à proximité des compresseurs frigorifiques.

Norme NBN EN 13779

La norme européenne NBN EN 13779 (Les systèmes de ventilation pour les bâtiments – critères de conception de l’ambiance intérieure) propose une plage de confort acoustique avec une valeur par défaut (en général la valeur médiane), sur base de niveaux de pression acoustique à respecter dans les locaux :

Type de bâtiment	Type de local	Niveau de pression acoustique en dB(A)
Type de bâtiment	Type de local	Plage type	Valeur par défaut
Résidentiel	salle de séjour	25-40	32
Résidentiel	chambre	20-35	26
Établissements dédiés aux enfants	écoles maternelles, crèches	30-45	40
Lieux publics	auditoriums	30-35	33
	bibliothèques	28-35	30
	cinémas	30-35	33
	tribunaux	30-40	35
	musées	28-35	30
Lieux commerciaux	magasins de détail	35-50	40
	grands magasins	40-50	45
	supermarchés	40-50	45
	grandes salles d’ordinateurs	40-60	50
	petites salles d’ordinateurs	40-50	45
Hôpitaux	couloirs	35-45	40
	salles d’opération	30-48	40
	salles de consultation	25-35	30
	chambre de nuit	20-35	30
	chambre de jour	25-40	30
Hôtels	accueil	35-45	40
	salles de réception	35-45	40
	chambres (pendant la nuit)	25-35	30
	chambres (pendant le jour)	30-40	35
Bureaux	petits bureaux	30-40	35
	salles de conférence	30-40	35
	bureaux paysagés	35-45	40
	bureaux compartimentés (cabines)	35-45	40
Restauration	cafétéria	35-50	40
	restaurants	35-50	45
	cuisines	40-60	55
Écoles	salles de classe	30-40	35
	couloirs	35-50	40
	gymnases	35-45	40
	salle des professeurs	30-40	35
Sport	stades couverts	35-50	45
Sport	piscines	40-50	45
Général	toilettes	40-50	45
Général	vestiaires	40-50	45

Comment évaluer sa situation ?

Distinguer le type de bruit

Au départ, il est important de bien distinguer le type de bruit qui pose problème en fonction du mode de propagation : bruit aérien ou bruit solidien.

Bruit aérien.

Bruit solidien.

Bruit aérien créé par l’écoulement turbulent de l’air

Essentiellement,

le frottement de l’air sur les pales des ventilateurs (ventilateurs d’évaporateur et de condenseur),
le passage à trop grande vitesse de l’air de climatisation dans les conduites par exemple;
…

Ce bruit (plutôt dans les aigus) se transmet aux locaux par l’air du réseau de distribution. Si c’est une bouche que l’on soupçonne de produire du bruit, on peut la démonter et examiner si le bruit subsiste.

Améliorer

Pour insérer un silencieux dans le réseau d’air, placer des bouches avec absorbeur acoustique, diminuer la vitesse de rotation du ventilateur, …

Bruit solidien (ou bruit d’impact) créé par les vibrations

On distingue,

les vibrations des ventilateurs des évaporateurs,
les vibrations du compresseur du groupe frigorifique associé qui ne serait pas monté sur plots antivibratiles,
les vibrations des ventilateurs du condenseur ou de la tour de refroidissement,
…

Ce bruit (plutôt dans les graves) se transmet aux locaux par la structure du bâtiment (planchers de béton,…), par les parois de séparation des locaux techniques, par la structure de la gaine de climatisation elle-même.

Améliorer

Pour insérer des plots antivibratiles entre l’équipement et son support, insérer des manchettes acoustiques, …

Bruit en provenance de l’extérieur

Il est possible également que l’origine du bruit soit extérieure au bâtiment (bruit routier, par exemple). On sera alors très attentif à l’étanchéité de l’enveloppe.

Étanchéité de l’enveloppe

On pense, avec raison, que la fenêtre est le point faible de la façade. Mais généralement, ce n’est pas la vitre qui est le point le plus critique, mais les ouvertures entre les battants (absence de joints souples) et au droit de la fixation du dormant (mauvais resserrage). Le remplacement d’un simple vitrage par un nouveau châssis double vitrage améliore fortement l’isolement acoustique aux bruits extérieurs, non pas tellement par le doublement de la vitre, mais bien par l’amélioration de l’étanchéité à l’air. Pour rendre le vitrage lui-même plus isolant, il faut installer un double vitrage dont les épaisseurs des 2 vitres sont différentes.

Bruits liés à la ventilation et la climatisation

On sera attentif également à l’existence de grilles de ventilation naturelle pouvant créer un pont acoustique avec l’extérieur. Un traitement particulier est généralement décidé lorsque le bruit moyen en façade L_eq dépasse 70 dB(A).

Concevoir	Installer un système de ventilation double flux.
Améliorer	Placer des grilles d’entrée d’air avec absorbeur acoustique.
Concevoir	Diminuer la vitesse de rotation du ventilateur du condenseur.

Relevé au sonomètre du niveau sonore global

Pour évaluer quantitativement la gêne acoustique, il y a lieu de procéder à une mesure du niveau de bruit à l’aide d’un sonomètre.

Les résultats seront pondérés par un filtre « A »afin de s’adapter à la sensibilité de l’oreille humaine.

Un appareil de classe 3 est suffisant pour une évaluation des problèmes en interne. Notons que la NBN S 01-401 définit les conditions générales à observer au cours des mesures pour les bruits extérieurs et pour les bruits intérieurs (distance du sonomètre par rapport au sol, au mur, au fenêtre, dans les locaux de séjour et de repos, les écoles, les bureaux, les salles diverses, …).

Si l’on souhaite vérifier la qualité d’isolement apportée par une paroi au passage des bruits aériens, un acousticien peut générer un bruit d’un côté de la paroi, et enregistrer le spectre sonore de l’autre côté. La différence représente l’affaiblissement acoustique de la paroi. Il est alors possible de comparer cette valeur à celle requise par la NBN S 01-401.

Améliorer

Procéder à un doublage acoustique de la cloison.

Si l’on souhaite vérifier la qualité d’isolement apportée par un plancher au passage des bruits solidiens, un acousticien peut générer un bruit (une masse d’un poids donné qui tombe d’une hauteur donnée), d’impact normalisé et enregistrer le spectre sonore de l’autre côté. A nouveau l’affaiblissement de la paroi s’en déduira et sera comparé à la valeur requise par la norme.

Améliorer

Insérer un matériau résilient (plots antivibratiles, chape flottante,…).

Analyse du spectre de fréquence

Un bruit est un mélange d’une multitude de sons de fréquences différentes. Comme la lumière qui est un mélange de plusieurs couleurs. Le relevé du spectre sonore par un spécialiste peut lui permettre de retrouver l’équipement qui est à l’origine du bruit.

Vérifications rapides sur l’installation

Vérifier la présence de manchettes souples entre le caisson de ventilation et les gaines de distribution. Celles-ci doivent être suffisamment souples pour ne pas transmettre les vibrations du ventilateur, mais pas trop lâches pour ne pas obstruer le passage de l’air.

Vérifier la présence de plots antivibratiles sous le caisson de ventilation.

Vérifier la présence d’un silencieux entre le ventilateur et le réseau de distribution.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer la motivation des collaborateurs

Ils ne font pas ce que je leur demande !… Pourquoi ?

Des collaborateurs ne feront pas ce que vous leur demandez parce que :

la tâche leur apparaît sans intérêt, ils ne savent pas très bien pourquoi on leur demande une tâche, ce que vous leur demandez leur apparaît impossible à réaliser par manque de temps par exemple … (voir « Ils sont si peu motivés. Pourquoi ?« );

d’autres objectifs leur paraissent plus importants (voir « Tout est bloqué. Pourquoi ?« );

ils ont développé un « pouvoir stratégique » tel qu’ils peuvent se permettre de ne pas faire ce qu’on leur demande (voir « Tout est bloqué. Pourquoi ?« );

vous n’avez pas auprès d’eux une crédibilité suffisante pour qu’ils fassent ce que vous leur demandez;

dans votre équipe, il ne règne pas une très bonne ambiance, le manque d’écoute est manifeste, la communication est mauvaise, il y a des tensions;

le travail en équipe est rare, les personnes se concertent peu pour leur travail;

les personnes n’ont pas été associées à la décision et ce que vous leur demandez leur apparaît comme « venant des hautes sphères » et beaucoup trop éloigné de la réalité quotidienne.

L’un ou l’autre de ces éléments font partie de votre quotidien ou peut-être même tous ensemble… Vous avez alors de grandes chances de ne pas vous faire entendre.

Plus les personnes sont associées tôt et en groupe aux décisions, plus la mise en œuvre de la décision est aisée.

C’est la règle à retenir. Elle est fort simple mais son application pose beaucoup de problèmes : la gestion participative fait rarement partie de la culture de nos organisations, le phénomène de manipulation est très souvent craint dans la gestion participative et de plus, elle est parfois mise en œuvre si maladroitement que beaucoup de personnes n’ont, jusqu’à présent, exploré que ses effets négatifs. Enfin, la gestion participative démotive aussi certaines personnes qui trouvent ce processus trop long par rapport aux bénéfices qu’elles pensent en retirer.

Gérer	Pour agir et gérer les conflits.
Gérer	Pour agir et déjouer les blocages institutionnels

Ils ne sont pas d’accord avec moi !… Pourquoi ?

Pour explorer cette question, il est utile de se rappeler qu’en matière de communication humaine, « LA CARTE N’EST PAS LE TERRITOIRE »

Pour expliquer cette phrase, nous allons prendre une image. Le territoire de la Belgique peut être REPRÉSENTÉ par beaucoup de cartes différentes : carte des routes, carte des cours d’eau, carte IGN, carte du relief… Toutes les cartes sont justes : la même réalité est représentée de plusieurs façons différentes sans qu’on puisse dire qu’une des cartes est meilleure qu’une autre EN SOI. Toutefois, chacune d’entre elles est plus appropriée pour atteindre un objectif particulier : se déplacer en voiture, en bateau, se balader dans la nature …

La communication humaine fonctionne à peu près de la même façon. Quand nous expliquons notre manière de voir les choses à quelqu’un, nous utilisons notre carte du monde qui nous permet (croyons-nous) d’atteindre un objectif. Notre interlocuteur n’a pas nécessairement la même carte et pas non plus le même objectif, il ne comprendra peut-être pas très bien ce que nous lui voulons. Il nous trouvera certainement très « illogique », voire même borné ! C’est un peu comme si on utilisait une carte IGN de la région de Chastres pour aller de Anvers à Arlon !

Si vous voulez comprendre la logique de quelqu’un d’autre, il faut avant tout se dire que cette logique en est une, même si ce n’est pas la vôtre et même si vous la condamnez.

Votre jugement de valeur ne retire pas le caractère logique au raisonnement ou au comportement de l’autre, même si votre propre raisonnement est également logique.

Gérer	Pour agir, faire entendre son avis et convaincre la hiérarchie.
Gérer	Pour agir en aidant au changement des comportements.

Ils disent qu’on a toujours fait ainsi !… Pourquoi ?

Nos comportements sont habituels, cela veut dire qu’ils se déroulent souvent automatiquement sans que nous ayons besoin de réfléchir (sauf quand nous les apprenons). Et nos habitudes sont résistantes au changement.

Exemple

manger avec des couverts est une (bonne !) habitude pour un adulte. Pour un enfant de deux ans, c’est un exploit et il lui faut toute une période d’adaptation pour apprendre à le faire. Une fois que l’habitude est prise de manger avec des couverts, on a bien de la peine souvent à manger avec les doigts dans ces pays où la bonne habitude est de manger dans le même plat avec tout le monde ! Et pourtant, d’un certain point de vue, c’est tellement plus simple de manger avec ses doigts.

Nos habitudes sont donc :
apprises :

les habitudes ne font pas partie de notre patrimoine génétique ! C’est une habitude de venir travailler en chemisier en hiver, mais ce n’est pas irréversible !

persistantes :

une fois installée, une habitude nous simplifie la vie, c’est en tous cas l’objectif que nous poursuivons en l’acquérant : quand nous faisons quelque chose par habitude, nous n’avons plus besoin de nous encombrer l’esprit avec l’élaboration de nouvelles procédures ou de nouveaux apprentissages. Parce qu’elles ont pour fonction de nous simplifier la vie, les habitudes sont résistantes aux changements.

générales :

une fois prise, l’habitude a tendance à se généraliser et à justifier notre point de vue. Quand on a eu trop chaud dans les bureaux pendant des années, on supporte mal les variations de température et on invoque l’habitude de la chaleur constante pour garantir sa santé et la qualité de son travail.

En fait, rien n’est plus efficace qu’une habitude ! Mais les gens ne montrent pas plus de mauvaise volonté pour l’URE que pour d’autres changements qui leur sont demandés. Ils sont enfermés dans ces habitudes qui ne changeront que si on leur laisse le temps d’en apprendre d’autres et si une information appropriée, bien organisée et crédible circule à propos de ce qu’il est important de changer, pourquoi il faut le faire et comment on peut y parvenir.

Gérer	Pour agir et gérer les conflits.
Gérer	Pour agir et organiser une campagne de sensibilisation.

Il est si difficile de collaborer entre services !… Pourquoi ?

On peut répondre à cette question de deux manières différentes et parfois complémentaires.

Il est clair que le « service économie d’énergie » et le « service travaux » peuvent avoir des points communs et bien des objectifs convergents. Il est évident aussi qu’ils sont effectivement interdépendants. Il est évident enfin que c’est plus efficace quand les deux se mettent à collaborer.
Mais quand deux services, à l’intérieur d’une même organisation, poursuivent des buts d’ordre différent (buts de mission et buts de système, voir « Tout est bloqué. Pourquoi ?« ), ils sont parfois en conflit.
Dans chaque institution, vous avez aussi un « esprit maison ». C’est ce qu’on appelle souvent « la culture de l’institution ». Ce concept de culture d’entreprise désigne le système de valeurs, de normes, des modes de penser, l’ensemble des règles que l’on observe sans trop pouvoir les dire. Plus ou moins partagé par les membres, il sous-tend les manières d’organiser le travail, d’envisager les collaborations, le rôle de la hiérarchie, de l’institution …

Comme la culture d’un peuple, la culture d’une institution est très résistante aux changements. Elle évolue très lentement, en fonction des circonstances extérieures et de l’évolution des mentalités à l’intérieur. Mais il faut aussi un acteur au moins qui porte ces changements. Les changements rapides ou importants surviennent le plus souvent après des bouleversements de l’organisation (reprise, fusion, décentralisation, réorientation …).

La prise en compte de cet aspect de la culture est cruciale pour réussir un projet URE.

Par exemple, beaucoup de projets généreux ou rentables n’ont pu dépasser le stade de la conception parce qu’ils ne prenaient pas en considération les lenteurs et pesanteurs des valeurs qui imprègnent toute organisation.

C’est souvent le manque d’interaction entre les personnes de différents services qui accentue les conflits. Dans ce cas, on confond souvent problème et personne et les deux obstacles évoqués ci-dessous paraissent insurmontables.

Gérer

Pour agir et déjouer les blocages institutionnels.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’efficacité du chauffage électrique

Évaluer l'efficacité du chauffage électrique

Des résistances électriques d’appoints, parfois intégrés dans une bouche de pulsion d’air ou dans une unité terminale, peuvent générer des consommations très élevées.

Évaluer le confort

Surchauffe ?

Si l’installation de chauffage actuelle entraîne des surchauffes dans les locaux, on peut penser que ce soit du à l’usage d’accumulateurs statiques. Ils se chargent durant la nuit et se déchargent statiquement pendant toute la journée. Pour assurer une température suffisante en fin de journée, on a alors tendance à charger trop fort les appareils la nuit.

L’impact énergétique n’est cependant pas négligeable. Dans un local dont la température de consigne est de 20°C :

un degré de trop = 7 .. 8 % de surconsommation !

Tout au contraire, les accumulateurs dynamiques présentent une isolation plus forte de leur paroi et une décharge organisée par un ventilateur, uniquement lorsque le thermostat et la programmation le commandent. Il faut donc évaluer l’économie réalisable et la comparer au coût de remplacement des appareils.

Si les appareils en place sont déjà des accumulateurs dynamiques, c’est le paramétrage du régulateur de charge qui doit être revu.

Améliorer

Pour la modification des paramètres de réglage de la charge.

Fluctuation de température ?

Cette fois, c’est probablement parce que le thermostat est du type « tout ou rien ». On le remplacera avantageusement par un régulateur électronique équipé d’un différentiel très faible et travaillant par régulation proportionnelle (= il commence à diminuer l’intensité du chauffage à partir du moment où la température d’ambiance se rapproche de la consigne). Il faut également vérifier la position du thermostat qui n’est peut-être pas fidèle des besoins réels du local.

Concevoir

Pour plus d’informations sur les thermostats électroniques et leur emplacement.

Manque de chaleur ?

Deux possibilités :

Les paramètres de fonctionnement du régulateur de charge doivent être revus,
À défaut, il s’agirait d’un manque de puissance installée.

Avant de le remplacer par un appareil plus puissant (donc consommant plus), on étudiera les possibilités de réduction des déperditions. Un remplacement de vitrages par exemple. Le confort en sera amélioré.

Concevoir

Pour plus d’informations sur les paramètres de fonctionnement des régulateurs de charge.

Évaluer l’efficacité énergétique

Il faut distinguer l’efficacité à la production (en centrale) et l’efficacité à l’utilisation (dans le bâtiment).

Une mauvaise efficacité à la production

Si l’on regarde les choses globalement, suite à son bilan écologique défavorable, l’électricité ne devrait pas être utilisée pour le chauffage des locaux. Au Danemark, le chauffage électrique est interdit depuis 1985 ! Dans le meilleur des cas, une centrale électrique TGV (Turbine-Gaz-Vapeur) produit de l’électricité avec un rendement de 55 %. Alors que les rendements de production des chaudières au gaz sont de 92 %, voir nettement plus s’il s’agit d’une chaudière à condensation.

Passer par une centrale électrique pour faire de la chaleur, c’est vraiment utiliser un très mauvais vecteur intermédiaire. En comparaison, passer par de l’eau chaude est proportionnellement beaucoup plus efficace. On pourrait donc réserver la production d’électricité à des missions plus nobles (télécommunication, bureautique, éclairage, moteurs, …).

Une excellente efficacité à l’utilisation … directe

Cependant, l’efficacité énergétique de l’appareil électrique à l’utilisation est très proche des 100 %. Du moins s’il s’agit d’un appareil de chauffage direct.

Une efficacité très relative à l’utilisation par accumulation

Si la chaleur est stockée la nuit dans des accumulateurs électriques, le rendement à l’utilisation s’écroule : si les besoins sont faibles ou nuls en journée (présence de soleil, apports des occupants, …), une partie de la chaleur stockée la nuit sera malgré tout utilisée en journée.

Même dans un accumulateur dynamique, s’il n’y a pas de demande en journée, la décharge du noyau sera de 50 % environ en fin de journée, pratiquement en pure perte (surchauffe en présence de soleil, par exemple). C’est la haute température du noyau (plusieurs centaines de degrés) et la faiblesse de l’isolation qui en sont responsables.

Voici les résultats d’une analyse comparative faite dans le secteur domestique (immeuble d’appartements) dans le cadre du projet « connaissance des émissions de CO₂ » – septembre 2001. L’étude consistait à comparer différents systèmes de chauffage sur un même bâtiment (niveau K55), par simulation informatique.

	x	Rendement global de l’installation (toutes pertes comprises)	Polluant CO2 [kg/an]	Polluant NOx [kg/an]	Énergie primaire f=2,7 (*)[kWh/an]	Énergie primaire f=1,8 (*)[kWh/an]
Mazout	chaudière HR	78 %	1 474	0,7	5 628	5 578
Gaz naturel	chaudière HR	77 %	1 122	0,9	5 724	5 675
	chaudière modulante	83 %	1 035	0,3	5 276	5 235
	chauffage urbain	58 %	1 457	1,5	7 428	7 364
Électricité	direct	93 %	1 611	2,1	13 198	8 798
Électricité	mixte (accu+direct)	86 %	1 690	2,2	14 272	9 515
Pompe à chaleur	eau/eau	216 %	731	0,9	5 686	3 791

(*) f = 2,7 est basé sur le rendement moyen des centrales électriques,
(*) f = 1,8 est basé sur le rendement des meilleures centrales (TGV Turbine-Gaz-Vapeur).

Comment évaluer la performance de son appareil ?

Idéalement, l’accumulateur ne doit délivrer de la chaleur que lorsqu’il y a une demande dans le local. Il devrait, de plus, être froid en fin de journée.

Pour vérifier l’efficacité énergétique d’un accumulateur, il faut analyser s’il dispose :

d’une forte isolation des parois,
d’une régulation de charge en fonction de la température extérieure,
d’une décharge dynamique (ventilateur qui extrait la chaleur lorsque le thermostat est en demande,
d’un programmateur horaire, journalier et hebdomadaire,

et qu’il est réglé pour ne charger que l’énergie juste nécessaire le lendemain.

À l’opposé, on trouvera l’accumulateur statique

dont le niveau de charge est manuel (bouton à 3 positions), tenant peu compte des évolutions climatiques,
dont la chaleur s’écoulera tout au long de la journée, sans contrôle.

Le chauffage par le sol fait partie des accumulateurs statiques. Il lui est impossible d’éviter le chauffage du local, même si le soleil brille et qu’une réunion s’y produit. Avec la chaleur, bonjour l’ambiance !

Pour agir :

Améliorer	Pour modifier les paramètres de réglage de la charge.
Améliorer	Pour évaluer la rentabilité du remplacement du chauffage électrique par un chauffage au gaz ou au fuel.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer la consommation d’un système de climatisation « tout air »

Préalable

Nous nous proposons de réaliser le bilan annuel d’une installation de climatisation en « tout air », en prenant l’exemple d’une salle d’opération d’un hôpital. Nous mettons en parallèle un système avec et sans recyclage de l’air intérieur pour effectuer la comparaison des bilans dans les deux cas.

Pour maintenir le confort de l’occupant et la qualité de l’air qu’il respire, il est nécessaire de contrôler d’une part la température et l’humidité ambiantes, pour ce faire, l’analyse se fera sur une année climatique type.

L’année climatique type caractérise le climat qu’il fait dans une région bien particulière (par exemple à Uccle). Les températures et les humidités moyennes sont collectées heure par heure et ce pendant plusieurs années. Chaque point heure donne la température et l’humidité moyenne.

Sur base des points heures climatiques, il est intéressant de déterminer comment réagissent théoriquement les équipements composant un système de climatisation tout air neuf.

D’autre part, dans le cas où un recyclage de l’air est prévu, il sera également nécessaire de contrôler les débits d’air neuf et les taux de renouvellement.

Un savant dosage entre :

un débit d’air neuf minimum afin de respecter les règlements et normes en vigueur sur la qualité de l’air respirable;

un taux de brassage du volume ambiant minimum afin de répondre à une qualité particulaire et bactériologique de l’air à atteindre (suivant l’activité exercée dans la zone considérée);

et un recyclage maximum de l’air extrait afin de mélanger cet air avec l’air neuf au point le plus proche possible des conditions d’ambiance interne. Un recyclage théorique de 100 %, sans déperdition ni apport, n’entraînerait aucune consommation de la part du système de climatisation;

permettrait de réduire les consommations de manière draconienne.

Apports internes, externes et les déperditions

1. Chaleur sensible

Les apports internes

Ils sont de deux ordres, à savoir :

liés à l’activité humaine (chaleur du corps des occupants);
et à la chaleur dégagée par les équipements médicaux et de bureautique.

Les apports externes

Ils dépendent de la qualité (isolation) et la mise en œuvre des matériaux constituants l’enveloppe de la zone considérée en période chaude.

Les déperditions

Elles dépendent de la qualité (isolation) et la mise en œuvre des matériaux constituants l’enveloppe de la zone considérée en période froide.

Bilan

Il est nécessaire de tenir compte de ces apports et déperditions afin de règler la température de soufflage qui est fonction :

du taux de renouvellement exprimé en [volume/h];
le volume de la salle en [m³];
de la capacité thermique volumique de l’air ρc = 0,34 [Wh/m³K];
de la température ambiante désirée pendant l’opération;
du bilan des apports et des pertes.

La température de soufflage est exprimée par :

T°_soufflage = T°_ambiante– Bilan / (q_vx c x volume x taux de renouvellement) [°C]

Exemple.

Soit :

un apport interne de 3 kW et des déperditions et apports externes négligeables (courant dans les salles d’opération par exemple);
une température fixée à 20°C;
un taux de renouvellement de 30 vol/h;
un volume de local de 150 m³;

On détermine la température de soufflage :

T°_soufflage = 20 – 3 000 / (0.34 x 30 x 150)

soit T°_soufflage = 18° C

2. Chaleur latente

En considérant que dans les hôpitaux les occupants sont très nombreux, il est intéressant d’évaluer l’apport d’eau dans l’air par transpiration et par conséquent de déterminer la valeur de la chaleur latente de vaporisation.

Exemple.

Soit :

un apport d’eau de 80 g_eau /h par personne;
la salle d’opération est occupée par 10 personnes;
le débit de ventilation est de 4 500 m³/h en tout air neuf .

pour un débit de 4 500 m³/h, l’apport dans la salle est de l’ordre de:

Apport d’eau = apport par personne x nombre de personne / q_vx ρ [kWh/an]

Apport d’eau = 80 [g_eau / h] x 10 / (4 500 [m³/h] x 1.2 [kg/m³_air])

= 0,15 g_eau / kg_air

ou,

La chaleur de vaporisation/condensation étant de 2 500 kJ/kg environ, la correspondance est donnée par :

800 [g/h] x 2 500 [J/g] / 3 600 [s/h] = 555 [Watts]

À titre de comparaison, en une heure suivant le graphique ci-dessous, la batterie froide déshumidifie l’air extérieur de 9 [g_eau /kg_air]

Soit 9 [g_eau /kg_air] x 1.2 [kg/m³] x 4 500 [m³/h] x 2 500 [J/g] / 3 600 [s/h]

= 33 750 [Watts]

En conclusion, on devra légèrement déshumidifier plus pour tenir compte des apports d’eau interne. Mais quand on compare les puissances en présence, il ne sera pas nécessaire de surdimensionner la batterie froide pour englober les apports d’eau dans la déshumidification de l’air extérieur surtout à des débits aussi importants.

3. Profil d’occupation

Au niveau d’une salle d’opération, il est intéressant de se pencher sur son profil d’occupation sachant qu’en période :

D’occupation, il est nécessaire de respecter les débits définis afin de respecter la classe de propreté particulaire et bactérienne et les débits hygiéniques de confort des utilisateurs.

D’inoccupation et en considérant qu’il n’y a peu ou plus de source de contamination, on se contente de maintenir une surpression afin de conserver aussi la classe de propreté mais avec des débits réduits au minimum.

Pourquoi différentier les deux modes d’occupation ?
Tout simplement pour :

montrer l’importance dans les bilans énergétique et économique de réduire les débits en période d’inoccupation;
de tenir compte de l’absence d’apport interne quand la zone est inactive.

Lundi		Mardi		Mercredi		Jeudi		Vendredi		Samedi		Dimanche
8-18	18-8	8-18	18-8	8-18	18-8	8-18	18-8	8-18	18-8	8-18	18-8	8-18	18-8

avec les débits d’air neuf suivants :

	4 500 m³/h
	900 m³/h

Tout air neuf ou air recyclé ?

Le traitement de l’air est variable au cours de l’année suivant les conditions climatiques extérieures mais également intérieures si un recyclage est présent. La maîtrise des débits dans un système de recyclage est déterminante des consommations des équipements.

On analyse quelques cas de figure théoriques :

Les graphes des cas traités ci-dessous représentent 5 zones distinctes divisant la représentation de l’ensemble des binômes température-humidité extérieurs heure par heure au cours d’une année climatique type (sans canicule et froid sibérien). Pour amener l’air extérieur à une température de soufflage fixe, pour les différents points il est nécessaire de :

	Préchauffer et d’humidifier
	Préchauffer
	Refroidir, déshumidifier et post-chauffer
	Refroidir et déshumidifier sans post-chauffer
	Refroidir et humidifier

Au niveau énergétique, le choix du recyclage dans les zones de l’hôpital où les débits mis en présence sont importants saute aux yeux. C’est nettement moins évident au niveau de la garantie de la classe de qualité particulaire et bactérienne. Pourtant, l’expérience montre que ce concept, pour autant qu’il soit parfaitement maîtrisé en terme de maintenance et de monitoring, offre cette garantie. Les rapports des analyses particulaires et bactériennes placent les systèmes à recyclage avec filtration absolue terminale dans des meilleures classes.

Analyse des effets du recyclage

Sur le diagramme de l’air humide ci-dessus, le point M représente l’équilibre du mélange de l’air recyclé et de l’air neuf. Ce point se « ballade » sur la droite reliant les points d’ambiance et extérieure. Son emplacement sur cette droite est fonction du rapport des masses d’air mises en présence au point de mélange suivant les lois :

T_M = (T_E x q_{air neuf} + T_A x q_recyclé)/(q_{air neuf} + q_air _recyclé) [°C]

X_M = (X_E x q_{air neuf} + X_A x q_recyclé)/(q_{air neuf} + q_{air recyclé}) [g_eau / kg_air]

Cas SANS recyclage de l’air intérieur : débit de 4500 m³/h d’air neuf

En période chaude, il est nécessaire de refroidir l’air extérieur, de le déshumidifier et dans certains cas de le post-chauffer; il y a donc destruction de l’énergie,

En période froide, il est nécessaire de le chauffer et de l’humidifier.

Partons des points-heures représentatifs d’une année climatique type dans un diagramme de l’air humide. En d’autres termes, chaque point ( 8 760 points de l’année) représentera une heure pendant laquelle la température et l’humidité sont précisées.

La densité et la surface qu’occupent les nuages de points de couleurs différentes traduisent l’importance des périodes pendant lesquelles il est nécessaire de climatiser l’air extérieur pour l’amener aux conditions d’ambiance de la salle d’opération.

Pour un fonctionnement en « tout air neuf », on voit tout de suite qu’il y a beaucoup de périodes où :

il faut chauffer et humidifier,
il faut refroidir, déshumidifier et post-chauffer.

Cas AVEC recyclage de l’air intérieur : débit de 900 m³/h d’air neuf et débit de recyclage de 3 600 m³/h

Le diagramme de l’air humide suivant traduit les résultats obtenus où l’on observe la concentration de plus en plus importante des points de mélange à l’entrée de la centrale de traitement d’air. La valeur de 900 m³/h n’est pas choisie par hasard! En effet, dans la pratique on considère que le taux d’air neuf minimum doit être de l’ordre de 20 %. La norme suisse SWKI (1987) préconise, quant à elle, un débit d’air neuf de 80 m³/h.personne; soit si on considère 10 personnes maximum par salle (comme vu dans certains cahiers des charges de bureaux d’étude spécialisés), on obtient 800 m³/h de débit d’air neuf.

Dans la figure ci-dessus, les valeurs de débit d’air neuf (900 m³/h) et de débit de recyclage sont choisis sur base de la bonne pratique où on limite le taux de recyclage à 80 %. En fonction de la valeur qu’indiquerait une sonde de qualité d’air (sonde CO₂ ou sonde COV), on pourrait augmenter le taux de recyclage jusqu’à atteindre un apport d’air neuf minimum permis par les réglementations ou normes en vigueur (soit 80 m³/h.personne ou 800 m³/h si l’on prend un maximum de 10 personnes).

On voit tout de suite l’intérêt du recyclage. En effet, Plus le recyclage est important plus le point de mélange se rapproche du point d’ambiance; en d’autres termes, si le recyclage était de 100 %, il n’y aurait qu’un léger appoint de froid à donner pour compenser les apports internes (pour rappel, dans ce cas-ci, les déperditions sont négligeables).

Dans le graphe ci-dessus, suite au mélange entre air recyclé et air neuf, on voit tout de suite que les périodes où il faut :

chauffer et humidifier sont réduites à peu de chose,
déshumidifier et post-chauffer deviennent négligeable.

Par exemple, si la zone à climatiser est en demande de refroidissement et que l’air extérieur est plus frais, il est utile de mélanger l’air recyclé avec l’air neuf pour obtenir la bonne température de soufflage dans la zone.

L’efficacité de ce système est aussi dû au fait que le recyclage partiel de l’air extrait permet de valoriser aussi bien l’énergie sensible que l’énergie latente (chaleur et humidité).

Bilan énergétique

Il s’agit ici d’estimer les consommations de chauffage, d’humidification, de refroidissement et de déshumidification de l’air d’une salle d’opération en fonction des débits d’air neuf et de recyclage en assurant toujours un taux de renouvellement optimal dans la salle en période d’occupation et minimum en période d’inoccupation afin de maintenir une surpression minimum nécessaire.

Soit un système de climatisation « à recyclage » de salle d’opération où l’on prend en compte un certain nombre de données et d’hypothèses.

Données

une salle de taille normale de 150 m³ (50 m² au sol);
avec un taux de renouvellement de 30 (classe ISO 7), soit un débit de 4500 m³/h;
en Belgique, le RGPT impose une évacuation des gaz anesthésiants par une aspiration murale spécifique branchée directement au respirateur patient. Ce qui veut dire, qu’en gros, l’apport d’air neuf est lié à l’activité humaine et non à la dilution des polluants anesthésiques;
une température d’ambiance de 20° C;
le bloc opératoire travaille uniquement les jours ouvrables (5 jours/sem) et de 8h00 à 18h00. En dehors des heures, on considère que les débits sont réduits;
les apports internes sont de l’ordre de 3 kW (personnes, luminaires, monitoring, …) en période d’occupation et nul en période d’inoccupation;
le COP de la machine frigorifique utilisée dans l’hôpital est de 2.5;
le prix du kWh électrique est de 16 c€;
le prix du kWh thermique est de 6,22 c€;
un hôpital moyen en Belgique de 200 lits comporte de l’ordre de 4 salles d’opération;
la consommation électrique moyenne d’un hôpital de 200 lits est de l’ordre de 1,9 GWh/an;
la consommation thermique moyenne du même hôpital est de l’ordre de 3.5 GWh/an.

Hypothèses

on considère que la salle est au milieu du bloc opératoire et qu’elle est sans fenêtre. Vu que:
- on prévoit des sas d’entrée et de sortie et des portes commandées automatiquement;
- on renforce l’isolation des parois (panneau sandwich, par exemple);
- les locaux directement adjacents sont à la même température que la salle;
par conséquent, les déperditions à travers des parois en hiver et les apports externes en été sont négligeables.

sans vouloir faire de jaloux, on se base sur les données climatiques d’ Uccle pour une année type (sans tenir compte de la canicule par exemple ou d’un froid sibérien).
les consommations électriques des ventilateurs sont équivalentes dans les cas traités; ce qui veut dire qu’elles n’interviennent pas dans la comparaison des bilans énergétiques.
les apports internes sont constants.

Cas où il n’y a pas de recyclage

Avec un débit en « tout air neuf » de :

4 500 m³/h en période d’occupation;
900 m³/h (20 %) en période d’inoccupation.

Calculs

Pour déterminer les consommations en « tout air neuf » introduisez dans le tableau des données un débit d’air neuf

de 4500 m³/h sur les 4 500 m³/h désirés dans la salle;
de 900 m³/h

Cas où il y a un recyclage

Avec :

3 600 m³/h d’air recyclé et 900 m³/h d’air neuf en période d’occupation;
900 m³/h (20 % du débit nominal) d’air 100 % recyclé en période d’inoccupation.

Calculs

Pour déterminer les consommations en « tout air neuf » introduisez dans le tableau des données un débit d’air neuf:

de 900 m³/h sur les 4 500 m³/h désirés dans la salle en période d’occupation;
de 900 m³/h sur les 900 m³/h en période d’inoccupation.

Le résultat des calculs donne :

Besoin	Sur 4500 m³/h
Besoin	AVEC recyclage : 900 m³/h d’air neuf et 3600 m³/h d’air recyclé en période d’occupation 900 m³/h d’air 100 % recyclé en période d’inoccupation				SANS recyclage : 4500 m³/h de « tout air neuf » en période d’occupation 900 m³/h d’air neuf en période d’inoccupation
Besoin énergétique électrique (kWh/an)
	Jour	Nuit	WE	Total	Jour	Nuit	WE	Total
Refroidissement et déshumidification	7 019	0	0	7 019	13 959	3 121	2 333	19 413
Humidification	3 152	0	0	3 152	15 440	4 476	3 028	22 944
Total	10 171	0	0	10 171	29 399	7 597	5 361	42 357
Besoin énergétique thermique (kWh/an)
Chauffage et post-chauffe	4 941	0	0	4 941	36 014	14 288	9 203	59 505

Et traduit sous forme graphique et regroupé par type d’énergie:

Énergies mises en jeu lors de la climatisation « tout air » de la salle d’opération.

Le résultat est édifiant car on divise les consommations par 6 lorsque l’on recycle l’air intérieur. Il est certain que l’approche est fortement simplifiée en période d’inoccupation. En effet, on n’a pas tenu compte des déperditions qui, même si elles sont minimes, augmentent :

le travail de la batterie froide en période chaude (apports dus à l’inertie du bâtiment qui risquent d’être transférés de l’extérieur vers l’intérieur de la salle à travers les parois);

le travail de la batterie chaude en période froide (déperditions de l’intérieur vers l’extérieur de la salle au travers des parois et des grilles de fuite contrôlée.

Le résultat final en période d’inoccupation n’est donc pas nul mais faible.

Remarque.
En recyclage les fuites contrôlées entre la zone à risque et les locaux adjacents est primordiales afin de toujours maintenir une surpression dans cette zone par rapport au « monde extérieur » et donc de garantir la classe de propreté désirée.

Bilan économique

Comme précédemment, on considère les coûts liés aux consommations électriques d’une part et thermiques d’autre part.

Consommations électriques

Le tableau des coûts énergétiques électriques donne :

Besoins électriques	Sur 4 500 m³/h
Besoins électriques	AVEC recyclage : 900 m³/h d’air neuf et 3600 m³/h d’air recyclé en période d’occupation 900 m³/h d’air 100 % recyclé en période d’inoccupation	SANS recyclage : 4500 m³/h de « tout air neuf » en période d’occupation 900 m³/h d’air neuf en période d’inoccupation
	Coûts [€/an]	Coûts [€/an]
Refroidissement et déshumidification [kWh/an] / COP * 0.16 [€/kWh] * 4 salles	1 796	4 969
Humidification [kWh/an] * 0.11 [€/kWh] * 4 salles	2 017	14 685
Total pour les 4 salles	3 813	19 654

Consommations thermiques

Le tableau des coûts énergétiques thermiques donne :

Besoins électriques	Sur 4 500 m³/h
Besoins électriques	AVEC recyclage : 900 m³/h d’air neuf et 3600 m³/h d’air recyclé en période d’occupation 900 m³/h d’air 100 % recyclé en période d’inoccupation	SANS recyclage : 4500 m³/h de « tout air neuf » en période d’occupation 900 m³/h d’air neuf en période d’inoccupation
	Coûts [€/an]	Coûts [€/an]
*Chauffage et post-chauffe [kWh/an] / 0.8 0.0325 € * 4 salles**	1 537	18 507

Synthèse

Sous forme graphique, on retrouve la comparaison des coûts des consommations énergétiques :

Comparaison des coûts des consommations d’énergie « tout air neuf / air recyclé ».

Conclusions

Synthèse : recyclage ou pas recyclage ?

En final, on obtient les résultats suivants pour 4 salles d’opération :

Bilan	Sur 4 500 m³/h		Économies
Bilan	AVEC recyclage : 900 m³/h d’air neuf et 3600 m³/h d’air recyclé en période d’occupation 900 m³/h d’air 100 % recyclé en période d’inoccupation	SANS recyclage : 4500 m³/h de « tout air neuf » en période d’occupation 900 m³/h d’air neuf en période d’inoccupation	Économies
Besoin énergétique électrique	40 684 kWh/an	169 428 kWh/an	128 744 kWh/an
Besoin énergétique thermique	19 764 kWh/an	238 020 kWh/an	218 256 kWh/an
Consommation électrique	3 813 €/an	19 654 €/an	15 841 €/an
Consommation thermique	1 537 €/an	18 507 €/an	16 970 €/an
Total	5 350 €/an	38 161 €/an	32 811 €/an
Hôpital	469 454 €/an	469 454 €/an
Ratio	1,1 %	8,1 %

Le tableau de synthèse ci-dessus montre l’intérêt d’optimiser le débit de recyclage en permanence puisqu’on peut diviser les consommations par 6,5.

Le budget de fonctionnement énergétique des salles d’opération est, quant à lui, divisé par 7, et passe de 38 161 Euros/an à 5 350 Euros/an.

Un fonctionnement en tout air neuf est donc économiquement à éviter, même avec des systèmes de récupération de chaleur !

Et l’hygiène dans tout ça ?

Quantité minimale d’air neuf à apporter

Il est difficile de savoir quelle valeur de référence prendre sachant qu’en Belgique :

Le RGPT impose l’évacuation des gaz d’anesthésie par une prise d’extraction directe sur le circuit patient du respirateur (ce qui réduit la quantité d’air neuf à apporter et d’air vicié à extraire).

Le RGPT et la réglementation wallonne demandent un apport d’air neuf de 30 m³/h.pers.

Les normes relatives à l’apport d’air neuf dans les locaux à risque de contamination, et notamment dans les salles d’opération, varient en fonction des pays. Il est difficile de nous prononcer pour l’une ou l’autre des prescriptions. Il semble cependant que les normes allemandes DIN 1946/4, suisse SWKI (1987) et française NF S90-351 soient souvent reconnues comme les plus adéquates. La norme suisse est souvent citée comme référence en matière d’apport d’air neuf (80 m³/h.pers) par les professionnels.

Le « tout air neuf » ne garantit-il pas une meilleure qualité hygiénique ?

Ce sujet est très controversé et chacun peut avoir sa propre opinion. Il est quand même nécessaire de considérer ce qui suit :

La qualité particulaire et bactérienne de l’air est essentiellement fonction de la classe des filtres.

L’expérience montre que le recyclage, pour autant que la maintenance s’exécute dans les règles de l’art, permet d’obtenir des qualités de filtration supérieures à celles obtenues avec du « tout air neuf » (d’après l’expérience de certains responsables techniques d’hôpitaux);

Il faut quand même rester prudent avec cette dernière affirmation. Effectivement, si le patient est non infecté, on recycle de l’air plus stérile que l’air extérieur mais par contre si le patient est infecté, l’air recyclé risque d’être contaminé (d’où la recommandation de passer en mode « tout air neuf » en cas d’activité contaminante à l’intérieur de la zone).

À l’heure actuelle, la France, l’Allemagne, les États- Unis, la Suisse et l’Italie admettent le recyclage (il n’y a pas de norme officielle en Belgique).

Dans la norme NF S90-351, les systèmes de traitement d’air avec recyclage sont décrits avec des restrictions bien particulières comme :

Le volume d’air extrait d’une salle ou zone contrôlée doit être réinjecté dans la même salle ou zone afin d’éviter les biocontaminations croisées.

Le réseau de recyclage et l’environnement doit être protégé par un dispositif de filtration au niveau des grilles d’extraction de la salle ou de la zone.

Celle-ci conduit en général à régler la différence entre l’air neuf hygiénique ou de sécurité souhaité, et le taux de brassage minimum nécessaire à l’épuration de l’air ambiant par :

un recyclage partiel de l’air extrait,
sa filtration,
et son mélange avec de l’air neuf.

Dans les locaux à haute protection, on préfère ainsi la mise en œuvre de « recycleurs » individuels, telles que les armoires climatiques, afin d’éviter les contaminations croisées et les pertes énergétiques importantes.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer les bénéfices d’une rénovation

Notion de rentabilité financière

Le sujet qui risque de fâcher plus d’une personne ! La notion de rentabilité financière est aléatoire en fonction de l’activité des occupants du bâtiment considéré et des coûts des consommations électriques qui sont très volatils. En effet, elle diverge selon que le bâtiment abrite un commerçant franchisé ou une administration par exemple :

Le commerçant va tabler sur son espérance de vie qui est de l’ordre de 2-3 ans (dur dur !). C’est du moins la manière de calculer d’un certain nombre de commerçants franchisés pour réaliser un investissement rentable dans l’énergie. Réflexion que l’on entend souvent : « Si le temps de retour simple sur investissement dans l’énergie n’est pas inférieur à 2-3 ans, je ne me lance pas dans l’aventure ! ». Le problème est que les investissements procurant une rentabilité de cet ordre sont assez rares dans le domaine de l’énergie, surtout aux prix pratiqués par les fournisseurs d’énergie. Bref, il faut surtout avoir la foi. De plus l’énergie n’est pas encore assez chère pour motiver les indécis !

L’administration communale, par exemple, va plutôt tabler sur une rentabilisation de l’investissement sur la durée de vie de l’équipement.

La rentabilité est donc vraiment une notion perçue de manière très différente par les acteurs du secteur tertiaire. Bien conscient que ce discours pourrait être pris comme une vision utopiste d’un « doux rêveur », il faut, malgré tout, privilégier les investissements qui offrent des rentabilités les plus courtes possible, d’accord, mais sans viser impérativement des valeurs extrêmes qui éliminent tout espoir d’investir dans l’énergie. Il faut, actuellement tenir compte aussi tant pour les commerces que pour les institutions non marchandes de la notion d’image verte qui devient importante en termes de marketing.

Diminution des consommations électriques

Calculs

Pour évaluer le budget maximum à allouer à une rénovation, tout en garantissant un temps de retour correct.

(Dans ce programme, il vous sera demandé d’insérer le prix que vous payez par kWh électrique consommé. Si vous ne le connaissez pas, vous pouvez l’estimer grâce aux informations reprises dans la théorie « coût moyen du kWh électrique économisé« ).

Amélioration du confort et de la sécurité

La rénovation peut avoir comme objectif l’amélioration du confort visuel de l’esthétique d’un lieu voire même de la sécurité des usagers.

Dans ces cas, le projet peut ne pas être énergétiquement rentable. Par exemple, en cas de niveaux d’éclairement actuel insuffisant (c’est souvent le cas dans des classes ou l’on retrouve régulièrement 200 lux au lieu de 400), il faudra alors essayer, grâce à des technologies performantes (nouvelles lampes, nouveaux optiques, …), d’atteindre ces objectifs sans consommation supplémentaire.

Diminution des frais d’entretien et de climatisation

Les frais d’entretien diminuent grâce à

Une diminution du nombre de lampes installées.
Une augmentation de la durée de vie des lampes.

Notons aussi que, l’utilisation de ballasts électroniques permet de doubler la durée de vie des lampes fluorescentes.

Pour les bâtiments climatisés, une dissipation de chaleur plus faible des luminaires permet des économies supplémentaires sur les frais de climatisation : on estime qu’une puissance excédentaire en éclairage de 1 kW entraîne, pour chaque heure d’utilisation, une surconsommation de :

1 kWh + 0,2 kWh + 0,4 kWh = 1,6 kWh

(lampe + ballast + climatisation = surconsommation électrique).

Diminution des rejets polluants

Du point de vue environnemental, le relighting réduit fortement les rejets de gaz polluants (CO₂, NO_x, …). lors de la production d’électricité.

Exemple.

Dans une classe de 7 m x 8 m dont le niveau d’éclairement est suffisant (temps d’occupation de 1 000 h/an), le remplacement de luminaires à diffuseur opalin par des luminaires haut rendement permet de diminuer les rejets annuels

de CO₂ de près de 129 kg,
de SO₂ de 0,3 kg,
de NOx de 1 kg

De plus, les nouvelles lampes à fluorescence contiennent 5 fois moins de mercure que les anciennes (3 mg au lieu de 15 mg).

Les lampes à fluorescence récentes contiennent 5 fois moins de mercure que les anciennes (3 mg au lieu de 15 mg).

Les LEDs sont quant à elles exemptes de mercure mais nécessitent l’utilisation de terres rares.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer le respect de la chaîne du chaud et de la chaîne du froid

Recommandations

Processus	Température	Particularités
RÉCEPTION MARCHANDISES
Véhicule de livraison :
– de réfrigération	1 à 4°C	Température dans l’enceinte de chargement.
– de congélation	– 18 à – 20°C	Température dans l’enceinte de chargement.
Produits :
– réfrigérés	< 7°C, préf. 1 à 4°C	> 10°C : inacceptable
– volaille réfrigérée	< 4°C	> 7°C : inacceptable
– hachis	2°C	> 5°C : inacceptable
– surgelés	– 18 à – 20°C	> 15°C : inacceptable
STOCKAGE
Local de stockage :
– réfrigérateur (frigo)	1 à 4 °C	Sonde à l’endroit le plus chaud
– congélateur	– 18 à – 20 °C	Sonde à l’endroit le plus chaud
– frigo à légumes	10 à 15 °C	Sonde à l’endroit le plus chaud
– conservation au sec	max. 23 °C	Température la plus élevée par une journée d’été chaude
Produits :
– réfrigérés	< 7 °C, préf. 1 à 4 °C	Température au cœur des produits entreposés depuis plus de 24 heures
– surgelés	– 18 à – 20 °C	Température à l’extérieur des produits
PRÉPARATION
Traitement thermique	> 70 °C saignant : 52 °C à point : 60 °C	Température à cour du produit Écarts autorisés pour des raisons culinaires
Maintenir les plats chauds	> 65 °C	Température à cour du produit
Plats froids	< 7°C	Température à cour du produit
Huile de friture	Max. 180 °C
Bain-marie	80 à 85 °C
Réfrigérer	< 7 °C, préf. 1 à 4 °C	Température à cour du produit
Local de travail réfrigéré	12 à 15 °C
Réchauffer	< 70°C	Température à cour du produit
NETTOYAGE
Lave-vaisselle	Pré-rincer : 35 à 45 °C Laver : 60 à 65 °C Post-rincer : 80 à 90 °C

Comment évaluer votre situation

Mesurer la température du produit

Température superficielle

Lors du contrôle à l’arrivée, la température superficielle de certains produits peut être contrôlée sans endommager l’emballage. À cet effet, le thermomètre sera doté d’un élément thermosensible plat.

Température à cœur

Pour mesurer la température à cour d’un produit (température au centre du produit), il faut un thermomètre ayant un élément thermosensible suffisamment long. Pour effectuer de telles mesures, on n’utilisera jamais un thermomètre en verre, étant donné qu’en cas de bris du thermomètre, le verre ou le mercure peut contaminer les denrées alimentaires.

Après avoir mesuré la température d’un produit, la partie thermosensible du thermomètre doit être soigneusement nettoyée et désinfectée pour éviter de contaminer le produit suivant.

Mesurer la température des enceintes de réfrigération et de congélation

Dans chaque enceinte de réfrigération ou de congélation, l’élément thermosensible du thermomètre doit être appliqué de manière à mesurer la température à l’endroit le plus chaud (par exemple, ne pas mesurer près de l’entrée d’air froid).

Il est nécessaire de vérifier chaque année le bon fonctionnement des mesureurs de température dans l’enceinte de réfrigération ou de congélation. On peut effectuer soi-même la vérification à l’aide d’un thermomètre étalonné que l’on placera à titre de contrôle dans l’enceinte de réfrigération ou de congélation. En cas d’écarts importants entre la mesure de contrôle et la température indiquée par le thermomètre dans l’enceinte de réfrigération ou de congélation, les thermomètres doivent être remplacés ou réparés.

Mesurer la température de l’huile de friture

Pour vérifier le bon fonctionnement du thermostat de la friteuse, il faut un thermomètre ayant une plage de température suffisamment étendue (jusqu’à environ 220°C).

Le contrôle hebdomadaire de la température de huile s’effectue comme suit :

régler le thermostat (sur 180°C par exemple),
porter l’huile à température,
effectuer la mesure de contrôle de la température de l’huile avec un thermomètre étalonné, réparer ou remplacer le thermostat en cas d’écarts.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’efficacité énergétique du poste laverie

Analyse quantitative

Cette analyse est purement indicative, elle ne peut constituer à elle seule un critère de décision.

Ainsi, si on compare, du point de vue énergétique, sa cuisine avec d’autres cuisines, on ne peut valablement porter de jugement de valeur que si les concepts de base choisis sont identiques.

L’analyse quantitative doit donc être complétée par l’analyse qualitative.

Ainsi, supposons par exemple, pour une cuisine, que l’on aboutisse aux deux conclusions suivantes :

Analyse quantitative : le poste « laverie » est globalement peu performant (en Wh/repas).

Analyse qualitative : le lavage se fait pendant le service à table, le lave-vaisselle à déplacement sans récupération de chaleur est souvent à moitié plein.

Ces deux conclusions se recoupent : si le poste « laverie » est peu performant, c’est justement, dans l’exemple, parce que le lavage se fait pendant le service à table et parce que le lave-vaisselle à déplacement sans récupération de chaleur est souvent à moitié plein. La conclusion de l’analyse qualitative vient justifier la conclusion de l’analyse quantitative.

L’analyse quantitative peut aussi venir trouver sa justification dans les concepts de base influençant les consommations.

Une valeur de référence
Évaluer sa propre situation

Une valeur de référence

Nous avons relevé les ratios suivants, dans des cuisines considérées comme correctes. Ces valeurs peuvent encore être améliorées (parfois de 20 à 30 %) mais certaines autres cuisines les dépassent largement (parfois d’un facteur 2 ou plus).
Cette valeur est valable pour une gamme de cuisines collectives allant de 50 à 400 repas par service. Au-delà, ce ratio peut diminuer.

Laverie vaisselle : 70 Wh/repas

Évaluer sa propre situation

À partir de mesures

On peut mesurer la consommation des différents lave-vaisselle lors du fonctionnement de ceux-ci. Pour être représentative d’une moyenne,l’opération doit être répétée plusieurs jours de suite.

Les mesures peuvent être réalisées sur chaque appareil mais nécessitent alors l’intervention d’un électricien vu que les appareils ne sont pas raccordés à une prise mais de façon fixe. Elles peuvent aussi être réalisées à partir du tableau électrique où l’on trouve un départ par lave-vaisselle.

S’il existe un compteur électrique spécifique à la cuisine, une autre solution consiste à isoler l’utilisation des lave-vaisselle. Il n’est pas possible d’arrêter toutes les chambres froides. Dans un premier temps, on mesure la consommation de celles-ci toutes autres consommations à l’arrêt (cuisson, ventilation, lave-vaisselle). Dans un second temps, on mesure la somme des consommations de la laverie et des chambres froides et on en retire la consommation des secondes.

Par estimation : à partir de la connaissance d’un cycle de lavage

On trouve les données propres à la machine (quantité d’eau de remplissage, débits d’eau de rinçage, puissances internes) dans les documents des fournisseurs.

Exemple pour une machine à capot devant laver 1 800 assiettes par service :

1. Avant le service vaisselle (remplissage) :

– chauffage de 22 litres d’eau de 10°C à 65°C (alimentation à l’eau froide de remplissage) avec une résistance de 2 kW.

Énergie [kWh] = m [kg] x c [Wh/kg/°C] x (T2-T1) [°C] / 1 000

Où,

m : masse
c : chaleur spécifique de l’eau
T2-T1 : différence de température entre l’eau de remplissage et l’eau de lavage (60°C).

Énergie = 22 x 1.163 x 55 / 1 000 = 1,4 kWh.

NB : durée de chauffe = 1,4 / 2 = 0,7, soit 42 minutes.

2. Pendant le lavage :

– surchauffer 3 litres d’eau de 10°C à 85°C (alimentation à l’eau froide de rinçage) avec une résistance de 9 kW.

Énergie = 3 x 1.163 x (85-10) / 1 000 = 0,26 kWh.

N.B. : durée de chauffe = (0,26 / 9) x 60 x 60 = 104 secondes.

– Lavage, rinçage et évacuation de 3 litres d’eau par le trop plein avec les graisses. Fonctionnement de la pompe (1 kW) pendant le cycle choisi : 60, 90 ou 210 secondes.

En 90 secondes, la pompe consomme :

1 x 90 secondes / 60 / 60 = 0,025 kWh.

– Un nouveau cycle est prêt à recommencer.

Soit au total une consommation de 0,285 kWh par cycle de lavage.

CONSOMMATION TOTALE :

Si un panier peut contenir 18 pièces, il faudra 100 cycles de lavage, soit une consommation totale de 29,9 kWh (1,4 + 0,285 x 100).

N.B. : Ce calcul permet aussi de calculer la contribution du lave-vaisselle à la pointe quart-horaire :

Si on considère que 20 secondes sont nécessaires à la manutention entre les cycles de lavage, un cycle dure 110 secondes (90 + 20) (le surchauffeur fonctionne déjà pendant que la pompe fonctionne). 8 cycles sont donc possibles en 15 minutes. Pour la pointe quart-horaire, on doit donc considérer la plus grande des deux puissances suivantes :

1. remplissage : 2 kW
2. lavage : 8 x 0,285 kWh / (1/4) h = 9,12 kW.

Analyse qualitative

Une surconsommation d’énergie, par rapport au service rendu, est le résultat d’une insuffisance d’efficacité : soit au niveau de la quantité d’eau de lavage, soit au niveau de la température de l’eau, soit dans la conduite du processus.

Les indices permettant de repérer des anomalies sont expliqués un à un. Ils servent à remplir une grille d’évaluation.
L’analyse qualitative de l’efficacité énergétique du poste « laverie » se fait en passant en revue chacun des points de lavage de la vaisselle.

Repérer les indices d’un bon/mauvais appareil
Grille d’évaluation – exemple

Repérer les indices d’un bon/mauvais appareil

L’efficacité énergétique du poste laverie dépend des paramètres ci-dessous. Les premiers concernent l’appareil proprement dit, les suivants concernent la gestion de la laverie.

La fuite d’énergie

Les appareils bien calorifugés sont plus efficaces (isolation,lamelles).

Maintenance

Les résistances des lave-vaisselle ne doivent pas être entartrées sinon les températures de lavage et de rinçage ne sont plus respectées et la consommation est trop importante.

La récupération d’énergie

Recyclage : certains appareils utilisent pour le lavage (et le prélavage) une eau qui a préalablement servi au rinçage à chaud.

Échangeur : certains lave-vaisselle à déplacement automatique récupèrent la chaleur des buées produites dans le lave-vaisselle par un récupérateur de chaleur ou mieux par une pompe à chaleur.

Le dimensionnement

Un matériel trop grand par rapport aux quantités à laver consomme trop d’énergie. La surcapacité s’apprécie ici par le pourcentage de paniers ou de convoyeurs insuffisamment remplis, et non sur le nombre de paniers lavés à l’heure. La présence d’un détecteur sur un lave-vaisselle à déplacement automatique permet de diminuer l’impact d’un convoyeur mal rempli.

Les tunnels de lavage sont intéressants par la réduction des pertes de chaleur entre les phases d’un cycle de lavage (récupération d’eau et de chaleur) mais nécessitent d’être alimentés en vaisselle en continu, sous peine de reperdre les gains d’énergie.

L’alimentation du lave-vaisselle

Certains lave-vaisselle utilisent de l’eau apportée à la bonne température depuis une chaufferie performante. Il y a là une source d’économie possible, mais non certaine (pertes en tuyauteries, en ballons de stockage). L’économie peut être financière, si la source d’énergie de la chaufferie est moins chère que celle du lave-vaisselle

LA GESTION DE LA LAVERIE

La conduite

La réduction des temps d’attente entre les cycles est un facteur important d’économie d’énergie, ce dans les machines qui stockent ou recyclent l’eau chaude.

Le choix des horaires

Un lavage différé permet de décaler la consommation du lave-vaisselle en dehors de la période où a lieu la pointe quart-horaire et diminue ainsi la facture électrique. En effectuant le lavage de la vaisselle durant les heures creuses, on bénéficie alors d’un prix plus avantageux pour le kWh.

Évaluer	Pour comprendre la logique tarifaire du distributeur – Haute Tension.
Évaluer	Pour comprendre la différence entre heures creuses et heures pleines.

La plonge manuelle

Pour les restaurants qui la pratiquent (pour différentes raisons) il est notoire que la consommation d’énergie peut être deux à cinq fois plus forte qu’avec un lave vaisselle automatique.

Grille d’évaluation – exemple

Dans les grilles d’évaluation chacun des paramètres cités ci-dessus a été affecté d’une pondération (incidence quantitative) sous la forme d’un nombre d’étoiles.

Une grille d’évaluation est complétée pour chaque point de lavage de la vaisselle. L’utilisateur remplit les cases blanches.

LE POSTE LAVERIE	Type	Machine à capot.
	Caractéristiques	5 litres par cycle, 40 casiers/heure.
	Puissance	8 kW
	% de la vaisselle	100 %
Efficacité énergétique / Paramètres	Incidence	Note (0 à +/- 3)*	Bilan	Décision
Fuite d’énergie	*	– 2	– 20	non
Maintenance	**	+ 2	+ 40
Recyclage	***	+ 3	+ 90
Récupérateur	**	0	/
Dimensionnement	***	0	/
Alimentation	*	+ 3	+ 30
GESTION DE LA LAVERIE :
Temps d’attente	*	– 2	– 20	oui
Horaires	***	– 2	– 60	oui
Plonge manuelle	*****	0	/	oui

* : La note résulte d’un examen de l’appareil concerné et de son utilisation.

Exemple : 0 signifie « sans objet » par rapport aux critiques écrits dans le texte correspondant.

Concepts de base ayant une influence sur les consommations

Il y a d’autres facteurs que l’efficacité énergétique des lave-vaisselle et la façon de les utiliser qui influencent les consommations du poste.

Ce sont d’autres considérations que l’énergie qui conduisent au choix de ces concepts.

Nous avons relevé les points suivants :

Le nombre de plats et le type de distribution

Il est certain qu’une institution où l’on propose une entrée, un potage un plat consistant et un café et où la distribution nécessite un plateau, aura un poste laverie bien plus énergivore que celle qui se contente de servir un plat consistant et où le service se fait à table.

La vaisselle jetable

Certaines institutions choisissent pour des raisons de personnel d’utiliser de la vaisselle jetable ou donnent la vaisselle à laver à l’extérieur.

Posted By : 25 Sep, 2007

Repérer l’origine de la surchauffe

Prédisposition du bâtiment à la surchauffe ?

En théorie

L’ensemble des apports thermiques ne contribue pas instantanément à l’élévation de la température ambiante d’un local.

Ainsi, par exemple, le flux solaire, est d’abord absorbé par les matériaux constituant le local. Ensuite, au fur et à mesure de l’accumulation, la capacité d’absorption des matériaux diminue. Au début, la chaleur réellement cédée au local est donc nettement inférieure aux apports instantanés par ensoleillement. La chaleur cédée au local augmente ensuite progressivement pour devenir maximale au bout d’un certain temps. Lorsque l’ensoleillement a cessé, toute la chaleur emmagasinée par les parois est progressivement restituée.

Plus le bâtiment aura une grande inertie thermique, c’est-à-dire une structure lourde, plus le maximum d’apports réels dus au soleil sera faible, et plus il sera retardé par rapport au flux instantané traversant le vitrage.

Comparaison entre la chaleur instantanée due à l’ensoleillement et la chaleur réellement restituée au local, pour des bâtiments à forte et faible inertie.

Exemple.

puissance calorifique maximum effectivement transmise à un local par une journée ensoleillée de juillet (en W/m² – vitrage simple clair)

Orientation	Puissance instantanée maximum transmise au travers du vitrage	Puissance maximum restituée au local
Orientation		Bâtiment léger	Bâtiment moyen	Bâtiment lourd
est	515	391	298	273
sud	187	182	151	143
ouest	515	396	309	288

En pratique

Les bâtiments à faible inertie thermique, c’est-à-dire légers, seront donc beaucoup plus sensibles aux surchauffes.

Bâtiment à forte inertie thermique ?

Bâtiment à faible inertie thermique ?

Exemple.

murs épais,
bâtiment moyennement vitré,
murs intérieurs lourds.

Exemple.

structure métallique,
vitrages importants,
cloisons intérieures légères,
faux plafonds,
sol recouvert de moquette ,
isolation par l’intérieur.

Une surchauffe est rare dans ce type de bâtiment. Il y a de fortes chances que ce soit l’installation de chauffage et sa régulation qui soient responsables du problème. La solution est souvent aisée.

Ce type de bâtiment est très sensible aux apports de chaleur, internes (ex : les personnes) ou externes (ex : le soleil). Il y fait vite froid en hiver et vite chaud en été. Il faudra analyser de près les solutions et jouer sur plusieurs facteurs simultanément. Il n’y a pas de solution miracle !

Circonstances d’apparition de la surchauffe

Si la surchauffe apparaît surtout en été, il faut passer en revue tous les apports de chaleur possibles (internes ou externes), pour en circonscrire les principaux.

Calculs

Pour comparer le poids relatif des différents apports de chaleur dans un local, accédez au calcul du bilan thermique d’été.

Si la surchauffe apparaît surtout durant la saison de chauffe, on soupçonne d’abord l’installation de chauffage de ne pas fonctionner adéquatement, soit parce qu’elle est mal conçue, soit parce qu’elle est mal régulée, notamment en fonction des apports de chaleur gratuits.

Pour affiner les recherches, nous vous proposons de passer en revue les différentes sources de surchauffe possibles :

Le soleil au travers des vitrages

L’énergie solaire transmise aux locaux par l’intermédiaire des vitrages peut entraîner la surchauffe de l’air par effet de serre.
Même sans cela, avec une température ambiante acceptable, le confort thermique des occupants peut être détérioré par le rayonnement direct du soleil et le rayonnement chaud du vitrage ensoleillé.

Les facteurs favorisant les apports solaires sont :

La taille et l’orientation des fenêtres

Voici la puissance calorifique transmise au travers d’un double vitrage clair en juin, par ciel serein :

Des fenêtres de grande taille auront un impact important sur la surchauffe si elles sont orientées :

> à l’est : les apports solaires sont maximum en matinée, parfois avant l’arrivée des occupants.

> au sud : les apports solaires sont plus importants en hiver, car le soleil est bas sur l’horizon. Cependant les apports d’été seront plus durement ressentis car ils s’ajoutent à une température de l’air plus importante.

> à l’ouest : les apports sont maximum en fin d’après-midi. Ce cas est le plus critique, car les apports importants dus à la faible hauteur du soleil se cumulent à la chaleur emmagasinée durant toute la journée.

Le facteur solaire du vitrage

Tous les vitrages ne laissent pas passer la même quantité de rayonnement solaire. Cette caractéristique se traduit par le facteur solaire du vitrage (FS). Plus le facteur solaire est élevé, plus le rayonnement pouvant traverser le vitrage est important.

Exemple.

vitrage simple clair : FS = 0,86
vitrage double clair : FS =0,76
vitrage réfléchissant : FS =de 0,10 à 0,63

Le soleil au travers de la toiture ?

Le rayonnement solaire frappe la surface de la toiture. Celle-ci s’échauffe progressivement. La chaleur ainsi accumulée est alors réémise en partie à l’intérieur du bâtiment, en partie à l’extérieur.

Pour les locaux situés sous une toiture, l’échauffement de celle-ci sous l’action du soleil, peut entraîner un apport important de chaleur si

la toiture a une structure légère et donc peu d’inertie thermique,
la toiture n’est pas isolée,
la toiture est recouverte d’un revêtement de couleur sombre.

Exemples.

Gains solaires transmis au travers d’une toiture plate ensoleillée.

Types de matériaux	Coefficient U	Couleur sombre	Couleur claire	Déphasage
Polystyrène (PS) 10 cm	0.33 W/m²K	9 W/m²	6 W/m²	1.7 h
Tôle d’acier 2 mm	4.61 W/m²K	121 W/m²	79 W/m²	0.2 h
Tôle d’acier 2 mm + PS 8 cm	0.41 W/m²K	11 W/m²	7 W/m²	2.9 h
Bois 2 cm + PS 8 cm	0.35 W/m²K	9 W/m²	6 W/m²	6.2 h
Béton 20 cm	3.41 W/m²K	68 W/m²	46 W/m²	7.2 h
Béton 20 cm + PS 6 cm	0.5 W/m²K	10 W/m²	7 W/m²	7.8 h

Les occupants ?

Alors qu’une occupation normale des locaux (par exemple 1 personne pour 15 m² de bureau) n’entraînera pas des apports excessifs, une densité d’occupation plus importante comme par exemple celle d’une salle de conférence, de réunion, de cours,… contribuera de façon significative à l’augmentation de la température ambiante.

La quantité de chaleur évacuée est fonction de l’individu et de son activité.

Le tableau suivant représente les gains internes dus aux occupants. Les valeurs sont données pour un homme adulte de taille moyenne. Ces valeurs peuvent être revues à la baisse pour une femme (- 20 %) et un enfant (- 20 à – 40 %).

Température de confort en fonction de l’activité.

Apports en chaleur sensible dus aux occupants en W/personne
Type d’activité	Température du local
Type d’activité	17°C	19°C	21°C	23°C	25°C	27°C	29°C
Assis au repos – salles de spectacle	93	86	79	73	67	59	45
Assis travail léger ou debout au repos – locaux scolaires	102	94	86	78	70	60	46
Assis, travail modéré – travail de bureau	109	100	90	82	72	61	46
Debout, travail léger – travail de montage – magasin, banque	119	108	95	84	73	61	48
Travail modéré – vendeur actif – marche réduite	143	117	103	89	75	63	48
Travail actif – marche – supermarchés	142	126	111	96	81	65	51
Travail intense – serveur très actif – salles de gymnastique	172	153	137	119	104	87	72
Travail pénible – marche rapide – effort de poussée	208	189	172	153	138	119	100

Les équipements ?

L’accumulation des équipements tels que ordinateurs, imprimantes, photocopieuses, machines à café,….(allumés en permanence), monitoring en tout genre dans les salles d’examen des hôpitaux peut à elle seule imposer un refroidissement. On peut considérer qu’un bureau devient fortement équipé lorsque chaque occupant possède son ordinateur et son imprimante ou plusieurs appareils médicaux de monitoring.

Les puissances liées à ces apports internes « gratuits » sont en première approximation de :

20 W/m² si occupants + éclairage général.
30 W/m² si occupants + éclairage + un PC par personne.
40 W/m² si occupants + éclairage + un PC et une imprimante laser par personne.

Évaluer

Pour évaluer la qualité énergétique des équipements de bureau.

L’éclairage artificiel ?

Un éclairage surabondant peut contribuer fortement aux surchauffes :

Si la puissance d’éclairage installée est importante. Dans certains immeubles, les anciennes installations peuvent atteindre une puissance de 25-30 W/m². La valeur que l’on peut atteindre dans les installations performantes est de l’ordre de 1,5 W/m²/100 Lux (dans des bureaux, cela correspond à 12 W/m²).
Si l’éclairage artificiel reste en permanence allumé durant la journée.

Évaluer

Pour évaluer la qualité énergétique de l’éclairage.

La ventilation ?

Lorsque la température extérieure diurne est plus élevée que la température intérieure, la ventilation des locaux augmente la charge thermique à éliminer. Il faut donc se limiter dans ce cas à assurer une ventilation hygiénique, soit par exemple 30 m³/h/personne dans un bureau.

Évaluer

Pour évaluer la qualité de la ventilation.

Le chauffage ?

En période de chauffe, une installation de chauffage correcte doit dispenser sa chaleur en fonction des besoins réels.
Un excédent par rapport à ceux-ci peut conduire à une surchauffe plus ou moins grande :

soit parce que les besoins ont diminué par suite d’apports de chaleur gratuits ou d’un réchauffement du climat et que la fourniture de chaleur ne s’est pas adaptée,
soit parce que le réglage hydraulique de l’installation est déficient,
soit la technologie des émetteurs est inadéquate au type d’occupation des locaux.

Circonscrire les recherches

Pour circonscrire les recherches, il convient d’examiner les circonstances dans lesquelles les surchauffes apparaissent :

Circonstances d’apparition de la surchauffe		Pistes
Dans tous les locaux alors que ceux-ci ont des orientations et des occupations différentes.		Mauvaise régulation centrale du chauffage.
Dans un ou quelques locaux et souvent liée à un manque de chaleur dans d’autres locaux.		Mauvais équilibrage de la distribution.
Liée à un mauvaise répartition des températures dans le local.		Technologie des émetteurs inadéquate.
Liée à l’apparition du soleil ou à la réunion de nombreuses personnes.		Piste 1 : régulation inadéquate. Piste 2 : technologie des émetteurs inadéquate. Piste 3 : apports gratuits trop importants. Si les deux premières pistes s’avèrent erronées (ex : présence de vannes thermostatiques et chauffage peu inerte), il est possible que les apports gratuits de chaleur (soleil, occupants) soient tels que la surchauffe persiste. Il faudra donc s’attacher à les limiter. Dans cette situation, la surchauffe se retrouvera inévitablement aussi en été.
Après une modification de la disposition ou de la taille des locaux.		Mauvais dimensionnement des émetteurs.
Après une modification du réseau de distribution du chauffage (ajout ou retrait d’un circuit de radiateurs sur une installation existante).		Mauvais équilibrage de la distribution
Accompagnée d’une fluctuation de la température intérieure.		Piste 1 : technologie des émetteurs inadéquate. Piste 2 : mauvaise régulation locale du chauffage. Piste 3 : mauvais dimensionnement des émetteurs.

L’absence de régulation en fonction des apports gratuits

Pour maintenir la température d’un local dans des limites acceptables, il est important que la puissance de chauffe émise dans ce dernier diminue lorsque des apports de chaleur gratuits apparaissent (soleil, personnes).

Exemple.

Par exemple, un local de bureau de 30 m² nécessite une puissance de chauffe maximum (par -10°C de température extérieure) de 1 000 W.
Le local est orienté au sud. Ayant peu d’inertie thermique, les apports solaires au travers des vitrages (6 m²) peuvent atteindre au mois de janvier 350 W/m² de vitrage ou 2 100 W. Si aucune régulation locale ne stoppe la fourniture de chaleur à ce moment, une surchauffe importante est inévitable.

Vanne thermostatique, sonde extérieure et sonde d’ensoleillement.

La régulation la plus souvent utilisée dans ce cas est la vanne thermostatique. Son rôle est de diminuer le débit d’eau chaude alimentant les émetteurs, en fonction des apports de chaleur externes ou internes, pour maintenir une température constante dans le local. La simple présence de telles vannes sur les émetteurs n’est cependant pas une garantie de fonctionnement correct. En effet celui-ci dépend d’une coopération des occupants, ce qui n’est pas une certitude dans des lieux publics !

La présence d’autres équipements dans l’installation de chauffage seront des indices permettant d’écarter l’hypothèse d’une absence de régulation en fonction des apports gratuits. Ainsi le réseau de distribution de chauffage peut être dissocié en fonction de l’orientation et de l’occupation des locaux. Une façade soumise à l’ensoleillement peut être équipée de son propre circuit de chauffage commandé par sa propre sonde extérieure associé éventuellement à une sonde d’ensoleillement.

Mauvais réglage de la régulation centrale

Une installation de chauffage est dimensionnée pour garantir le confort des occupants pour une température extérieure voisine de -10°C. Cette température n’est en fait atteinte que très rarement durant la saison de chauffe. La température moyenne régnant durant celle-ci est plutôt proche de 5°C.

La régulation de l’installation a donc pour objectif de diminuer la puissance de chauffe pour que la fourniture de chaleur corresponde aux besoins réels. Cette régulation est souvent réalisée à un niveau central, en modifiant la température de l’eau distribuée

soit au niveau de la chaudière,
soit au niveau des circuits de distribution.

Variation de puissance d’un radiateur avec la variation de sa température d’eau.

Si la surchauffe se fait ressentir un peu partout dans le bâtiment, sans circonstance particulière (comme l’ensoleillement), on peut soupçonner que la température de l’eau qui alimente les émetteurs soit trop élevée, suite à :

une défectuosité de la sonde de température extérieure,
une courbe de chauffe trop élevée,
une erreur de programmation des horaires ou des températures de consigne.

Si l’installation de chauffage est en outre équipée d’une régulation locale, telle que vannes thermostatiques, l’effet d’une température d’eau trop élevée sera diminué.

Le déséquilibre de l’installation

Un réseau de distribution de chauffage est dit équilibré lorsque la perte de charge du circuit hydraulique conduisant à chaque émetteur est identique.

Réseau de distribution équilibré :
la résistance hydraulique de chaque branche est identique.

Un des circuits présentant une résistance hydraulique moindre aura tendance à court-circuiter une partie du débit, privant les autres circuits. Il est dès lors possible que le débit nécessaire ne soit pas atteint dans certains corps de chauffe, la température ambiante souhaitée n’est alors pas obtenue. Le réseau de distribution est hydrauliquement déséquilibré.

Réseau de distribution déséquilibré :
le premier radiateur court-circuite la majorité du débit.

La tendance souvent remarquée dans cette situation est d’augmenter la consigne de température (au niveau de la courbe de chauffe ou du thermostat d’ambiance) pour assurer le confort dans le local le plus froid. Il est résultera une surchauffe dans les locaux jusqu’alors correctement chauffés.

Pour repérer un déséquilibre, on peut sentir la répartition des températures dans les radiateurs : un radiateur chaud dans sa partie supérieure, mais froid dans sa partie inférieure présente un débit d’alimentation insuffisant (au contraire, une partie supérieure froide traduit une présence d’air à purger).

Détecter la mauvaise irrigation d’un radiateur.

Un déséquilibre hydraulique chronique dans une installation, par exemple dans une installation neuve, est le résultat d’une installation mal dimensionnée ou mal réglée lors de sa mise en route.

Par contre, un déséquilibre peut apparaître subitement, à la suite de :

l’embouage d’une partie de l’installation ou le blocage d’un élément par des boues,
l’extension des circuits par des piquages sur les circuits existants,
le placement de vannes thermostatiques sur une partie seulement de l’installation, ayant pour conséquence l’augmentation des pertes de charge dans une partie du circuit,
la modification de la régulation (exemple : le placement d’un optimiseur) qui peut entraîner des interférences entre les circuits et un mauvais fonctionnement des vannes mélangeuses lorsque l’installation ne possède pas de collecteur bouclé.

La technologie des émetteurs

Certains types d’émetteurs seront plus susceptibles de conduire à des surchauffes :

les émetteurs très peu inertes tels que les convecteurs dynamiques,
les émetteurs très inertes tels que le chauffage par le sol.

Émetteurs peu inertes

Les convecteurs très peu inertes chauffent l’ambiance uniquement par convection.

Chaque demande de chauffage (généralement commandée par une sonde d’ambiance) entraîne une montée en température très rapide de l’air ambiant.

Inversement, la chute de la température sera rapide dès la commande d’arrêt du thermostat.

Cette situation conduit à des fluctuations de température (alternance de périodes fort chaudes et fort froides) qui sont d’autant plus importantes que

La puissance de l’émetteur est surdimensionnée par rapport aux besoins réels.
Le différentiel du thermostat (différence de température commandant l’enclenchement et le déclenchement de l’appareil) est grand.

Émetteurs inertes

Les émetteurs très inertes, c’est-à-dire comportant une masse chaude très importante (dalle pour le chauffage par le sol, grand volume d’eau et fonte pour certains radiateurs), ne peuvent diminuer suffisamment rapidement leur puissance d’émission lorsque des apports gratuits importants apparaissent (ensoleillement, occupants).

Exemple : le chauffage par le sol. La chaleur y est véhiculée par de l’eau à une température de 40 à 50°C. Par la circulation de cette eau, c’est l’entièreté de la masse du sol (dalle de béton, carrelage) qui est portée à température et qui rayonne sa chaleur vers l’ambiance, avec une température moyenne de surface variant entre 24° C et 29°C. Lorsque le soleil apparaît dans le local, il est impossible de refroidir immédiatement cette masse. La température dans le local va donc augmenter. Heureusement, l’émission de chaleur s’arrêtera automatiquement lorsque la température de l’air ambiant aura atteint la température de surface du sol. Cependant la masse du sol étant déjà chaude, sa capacité d’absorber une partie du rayonnement solaire incident est fortement amoindrie. L’impact direct du soleil sur la température ambiante en sera donc plus important.

Le surdimensionnement des émetteurs

Lorsque l’installation de chauffage est régulée de façon centrale (par exemple en fonction de la température extérieure ou en fonction d’un thermostat d’ambiance situé dans un local témoin), un confort identique sera atteint dans tous les locaux si les émetteurs possèdent un degré de surdimensionnement semblable par rapport aux besoins.

Exemples. Les radiateurs d’un bâtiment ont été dimensionnés suivant la méthode erronée des cubages. Lorsque le confort est atteint dans les locaux en bout d’aile ayant deux ou trois murs extérieurs, les locaux centraux, ayant une paroi extérieure seront surchauffés. De même, un changement de répartition des locaux, par déplacement des cloisons, peut entraîner une surpuissance de chauffage dans certains et un manque de puissance dans d’autres.

De plus, des émetteurs trop puissants permettent une montée rapide en température de l’air ambiant. S’ils sont régulés en fonction des conditions intérieures (vannes thermostatiques, sonde d’ambiance), leur temps d’action est donc très court et les fluctuations importantes (d’autant plus s’ils sont peu inertes).

Découvrez cet exemple de bâtiment dont les problèmes de surchauffage ont été pris en compte : la Maison de Repos et de Soins du CPAS de Tournai.

Posted By : 25 Sep, 2007

Identifier une surchauffe liée à l’installation de chauffage

En période de chauffe, une installation de chauffage correcte doit dispenser sa chaleur en fonction des besoins réels. Par exemple, si des apports de chaleur gratuits se manifestent, la pleine puissance du chauffage n’est plus nécessaire. Il faut donc veiller à ce qu’elle soit réduite en conséquence.

Un excédent de puissance par rapport aux besoins conduit inévitablement à une surchauffe source d’inconfort mais aussi de surconsommation. Il est difficile de chiffrer cette dernière. Elle n’est en tous cas nullement 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 !

Il est donc important de combattre toute surchauffe et d’éliminer la régulation par ouverture des fenêtres courante dans les institutions tertiaires.

En période de chauffe, on peut rechercher les causes de surchauffe imputables directement ou indirectement à l’installation de chauffage au niveau :

Évaluer	La distribution.
Évaluer	Les corps de chauffe.
Évaluer	La régulation.

Posted By : 25 Sep, 2007

Envisager le financement par un tiers investisseur

Principe du tiers investisseur

A priori, un tiers investisseur réalise le projet de rénovation à la place du gestionnaire et lui promet de se faire rembourser via les économies générées. Après 5 ans (par exemple), l’investissement est remboursé et les nouvelles économies sont au bénéfice du gestionnaire.
Voici les modalités décrites par un tiers – investisseur du marché :

« Le tiers investisseur prend en charge la gestion technique, administrative et financière de toutes les phases d’un programme d’investissement.
Le tiers investisseur n’exerce aucune activité de fourniture de matériels, d’équipements, de biens consommables ou de main d’œuvre, ces activités sont obligatoirement sous-traitées par le tiers investisseur aux entreprises existantes du secteur. Sur base d’un cahier de charges, le tiers investisseur lance auprès des sous-traitants des appels d’offres afin de faire jouer les règles de la concurrence.
Dans un projet, le suivi des performances, la détermination des valeurs réalisées et, le cas échéant, l’identification des interventions correctrices relèvent de la responsabilité du tiers investisseur.
Le financement intégral du programme d’investissement est pris en charge par le tiers investisseur. Ce financement comprend :
- le coût des études et des services d’ingénierie nécessaires,
- les factures de tous les entrepreneurs et sous-traitants travaillant sur le projet,
- les frais relatifs au financement intercalaire,
- les honoraires du tiers investisseur ».

Avantages

Ce système est attractif !

Ainsi, si votre bâtiment est particulièrement consommateur d’énergie (avec une chaudière sur laquelle on viendrait cuire un œuf tellement son isolation est mauvaise, par exemple !), mais que vous ne disposez pas d’argent pour rénover, un investisseur extérieur fait les travaux pour vous, se paye grâce aux économies réalisées et « vous rend » votre installation 5 ans plus tard.

Voici ce qu’annonce un tiers investisseur du marché :

« Le remboursement du Coût Total de Réalisation du Projet (C.T.R.P.) augmenté des frais de financement s’effectue proportionnellement aux performances réalisées, avec la garantie d’un temps de remboursement maximum fixé. Ainsi, le Client cesse d’être débiteur des sommes correspondant aux performances réalisées dès le remboursement du programme et au plus tard à l’échéance de la durée maximale de remboursement prévue par contrat, même si le coût total du programme n’est pas intégralement remboursé.
Le budget du programme d’investissement, hors intérêts intercalaires, est arrêté à un montant maximum garanti par le tiers investisseur. Tout dépassement de ce budget est intégralement supporté par le tiers investisseur.
Le financement du programme d’investissement n’entraîne ni gage sur les équipements, ni aucune restriction quant au transfert de propriété de ceux-ci au Client. Le Client devient propriétaire des constructions, des installations ou des équipements au fur et à mesure de la mise en œuvre des matériaux et de leur incorporation au sol ou à l’ouvrage en construction ».

Organisation pratique

Voici les modalités décrites par un tiers investisseur du marché :

Le tiers investisseur assume le rôle de Maître de l’Ouvrage délégué, en ce compris la représentation et la défense des intérêts du Client dans les relations avec l’architecte et les entrepreneurs.
La gestion des achats, y compris les comparatifs des fournisseurs, les discussions des prix et le paiement des fournisseurs, relève de la responsabilité du tiers investisseur.
Les états d’avancement des travaux et l’évolution des frais engagés sont présentés régulièrement au Client.
L’étude économique et financière du projet est réalisée par le tiers investisseur.
Le montage financier et la mise à disposition des fonds. ce qui entraîne une grande vitesse de réaction et une souplesse dans l’approche des données.
La transparence totale des coûts et le travail à livre ouvert. À tout moment, le Client connaît le détail des frais engagés.
Le remboursement est liée à la performance et aux économies effectivement obtenues.
La fin des paiements est acquise par le Client dès qu’une des limites suivantes est atteinte :
- remboursement complet du Coût Total de Réalisation du Projet,
- fin de la durée maximale de remboursement prévue par le contrat.
Dans le deuxième cas, le solde éventuellement restant dû – si la performance était insuffisante – est à charge du tiers investisseur.
La possibilité est offerte au Client de rembourser à tout moment l’investissement ou le solde restant dû sans indemnité de remploi; ceci permet au Client d’économiser des frais financiers s’il possède les fonds nécessaires.
Le tiers investisseur offre à son Client les garanties d’un entrepreneur enregistré.

Inconvénients

Il n’y a pas de miracles !… Le tiers investisseur est une société qui doit vivre comme tout le monde et donc l’ensemble des services offerts doivent être remboursés, y compris les intérêts bancaires, y compris le risque lié à leurs engagements…

Tout le service de gestion proposé doit également être financé…

De plus, vu le prix actuel de l’énergie, l’idée que l’investissement va être remboursé sur quelques années d’économies d’énergie est difficile à vérifier dans la pratique… Aussi, le tiers investisseur propose un remboursement mensuel complémentaire. Prenons un exemple simple à euros constants :

L’investissement est de 375 000 € (intérêts inclus) et l’économie d’énergie prévue est de 50 000 €/an : un complément mensuel de l’ordre de 2000 €/mois sera demandé afin que tout soit remboursé en 5 ans (5 x 50 000 + 5 x 12 x 2000).

En pratique, le gestionnaire payera environ 6000 €/mois au tiers investisseur : 4000 € économisés sur l’énergie et 2000 € de « loyer ».

L’engagement du tiers investisseur porte sur l’évaluation du potentiel d’économie : il garantit que l’économie sera bien de 4000 €/mois, minimum. Sans quoi, il paye la différence.

Alors que se passe-t-il lorsque l’hiver est particulièrement froid ? L’économie d’énergie risque d’être réduite à peu de choses… Que rembourser ? Le tiers investisseur a prévu le coup et va estimer, par une règle de trois calculée sur base des degrés-jours du lieu ( = « du froid qu’il a fait »), ce qu’on aurait du consommer si on avait toujours l’ancienne installation ! Et il demandera de le payer sur base de la différence !

On le voit, il faut bien se mettre d’accord sur la manière d’évaluer les consommations (mesure de la consommation réelle et évaluation de la consommation ramenée à une année climatique moyenne). De même qu’il est utile de réfléchir à l’avance aux conséquences d’une modification des consommations prévisibles dans les prochaines années (augmentation du personnel, construction d’une annexe, achat d’équipements, …).
La phrase inscrite dans les « principes » du tiers investisseur prend à présent une autre signification :

« Dans un projet, le suivi des performances, la détermination des valeurs réalisées et, le cas échéant, l’identification des interventions correctrices, relèvent de la responsabilité du tiers investisseur ».

On comprend que pour le tiers investisseur la mission est délicate : il n’est pas gestionnaire du bâtiment et pourrait se voir injustement pénalisé si vous laissez vos fenêtres ouvertes…

Mais que l’arbre ne cache pas la forêt ! Si le contrat est clair et prévoit une évaluation précise et acceptée par chaque partie, chacun aura intérêt à réussir, ce qui est gage de réussite !

Un exemple

Nous avons suivi le cas d’un home pour enfants du Brabant Wallon où plusieurs bâtiments (répartis sur 7 ha) étaient alimentés par une boucle d’eau chaude enterrée. Selon nos estimations, 30 % de l’énergie étaient perdus par la longue boucle, mal isolée. De plus, des fuites étaient régulièrement réparées, à grands frais…

Le principe de la boucle était peu souple (besoins des bâtiments en chauffage très variables…). Et le coût de rénovation de la boucle semblait exorbitant. Le conseil d’administration aurait difficilement accepté un tel investissement…

Un tiers investisseur a dès lors proposé de construire 7 petites chaufferies (une par pavillon). L’investissement a été remboursé moitié par les économies (les 30 % se sont révélés exacts !), moitié par une indemnité mensuelle jugée acceptable par la direction. Celle-ci a par ailleurs apprécié que le tiers investisseur soit responsable du suivi technique du projet (réalisation du cahier des charges et suivi des travaux), comme garantie de bonne fin pour les deux partenaires !

Cinq ans plus tard, le home disposait d’une installation remise à neuf, et des économies énergétiques non négligeables. Sans compter la suppression de l’incertitude liée à une rupture éventuelle de la boucle en plein hiver… !

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’efficacité du refroidissement

Analyse de la performance du bâtiment

Pourquoi analyser d’abord le bâtiment ?

Imaginons un seau d’eau percé dont on demande de maintenir en permanence le niveau d’eau : le premier réflexe consistera à boucher les trous !

De même en conditionnement d’air, une installation efficace, c’est d’abord un bâtiment efficace ! Si l’éclairage est éteint, la climatisation devra moins fonctionner !

Il existe diverses mesures permettant de limiter les besoins thermiques. En voici quelques-unes avec leur impact énergétique sur un plateau de bureau-type.

Limiter les apports solaires

Photo protections solaires.

Placer des stores extérieurs mobiles (facteur solaire de 0,2) > – 12 % sur la consommation thermique totale du bâtiment.

Photo fenêtre double vitrage à basse émissivité.

Placer un double vitrage à basse émissivité et avec un facteur solaire de 0,4 >– 13 %

Améliorer l’étanchéité de la façade

Si l’on fait baisser le taux d’infiltration d’un immeuble de bureaux-type de 0,3 à 0,1 vol/h > – 2 % sur la consommation thermique totale du bâtiment.

Exemple : il est utile d’évaluer l’intérêt du placement d’un sas à l’entrée du bâtiment, ou à la périphérie des zones climatisées (salle d’opération, p.ex.), surtout si elles sont en surpression.

Limiter les apports internes

Les équipements et l’éclairage représentent à eux seuls 40 % de la consommation d’un immeuble type et plus de 50 % des coûts énergétiques. En été, toute économie est double : elle se fait sur la consommation de l’équipement et sur la consommation de la climatisation qui extrait la chaleur apportée par l’équipement.

Analyse de la pertinence des consignes et de leur programmation

Température et taux d’humidité

Les niveaux des consignes de température et d’humidité doivent être évalués.

Par exemple, voici les économies réalisées sur un immeuble de bureaux-type :

Adopter une consigne de climatisation en été à 25°C au lieu de 24°C (surtout si plafonds froids rayonnants) > – 7 % sur la consommation thermique totale du bâtiment.

Limiter l’humidification pour obtenir une ambiance à 40 % d’humidité relative en hiver > – 14 % sur la consommation thermique totale du bâtiment.

La réalisation de zones neutres,

entre chauffage et refroidissement,
entre humidification et déshumidification,

est également une garantie de bonne utilisation des équipements. Si l’on demande de chauffer une ambiance en dessous de 21,9°C et de refroidir au dessus de 22,1°C, à coup sûr l’installation va se mettre à « pomper » entre le chaud et le froid.

La programmation horaire des équipements mérite également une évaluation.

Il est, en effet, inutile d’apporter de l’air neuf hygiénique (a fortiori de l’air traité, c’est-à-dire chauffé et humidifié) dans le bâtiment, lorsque le bâtiment est inoccupé (sauf si l’on veut faire du free cooling de nuit). On sera particulièrement attentif aux périodes de relance des installations de chauffage. Trop souvent, la ventilation est mise en action en même temps que le chauffage (enclenchement des ventilateurs, ouverture des volets d’air neuf). Or, durant toute la période de remise de température du bâtiment, la ventilation constitue une déperdition importante et inutile puisqu’il ne faut assurer le confort respiratoire de personne.

Améliorer	Pour en savoir plus sur l’adaptation de la consigne de température.
Améliorer	Pour en savoir plus sur l’adaptation de la consigne d’humidité.

Débits d’air neufs

Les débits d’air neufs seront utilement comparés aux besoins réels du bâtiment : ils ont été définis par le bureau d’études sur base de plans et donc d’une utilisation théorique du bâtiment. Régulièrement, il est utile de vérifier l’adéquation des débits à la présence effective des occupants.

Le traitement de l’air neuf représente 29 % de la consommation thermique totale du bâtiment-type. Toute réduction de 10 % des débits d’air va générer 3 % d’économie sur le montant total.

Améliorer

Pour en savoir plus sur l’adaptation des débits d’air neufs.

Analyse du risque de destruction de l’énergie froide et chaude

Il est très fréquent de constater des destructions énergétiques entre du fluide (eau, air) froid et du fluide chaud.

Des installations thermiques dont les régulations se chevauchent

Exemples de destruction d’énergie :

les radiateurs apportent de la chaleur en façade … alors que de l’air refroidi en centrale est pulsé par les bouches d’apport d’air neuf.

l’air neuf hygiénique est réchauffé en centrale, puis est pulsé dans un local … refroidi par des ventilo-convecteurs. Ce sera souvent le cas si l’air neuf est pulsé à 20°C, voire parfois 22°C. En effet, pour des températures extérieures inférieures à ces valeurs, la plupart des ventilo-convecteurs produisent déjà du froid

Il est possible de corriger ce problème en adaptant les consignes. Ainsi, la simulation sur un immeuble de bureaux-type montre que pulser de l’air neuf à 16°C dès que le local est en mode refroidissement (au lieu de 21°C) génère > – 10 % sur la consommation thermique totale du bâtiment.

Concevoir

Pour en savoir plus sur l’analyse des besoins thermiques pour un immeuble de bureaux

Des réseaux dont les pertes se renforcent

Les installations de ventilos-convecteurs à 4 tubes entraînent la circulation d’eau glacée et d’eau chaude dans les faux plafonds et gaines techniques. Il est utile d’arrêter cette circulation en dehors des périodes de fonctionnement du bâtiment.

Améliorer

Pour en savoir plus sur la régulation des ventilo-convecteurs.

Une mauvaise exploitation du traitement d’air en centrale

Le fonctionnement en mi-saison d’un groupe de traitement d’air n’est pas toujours aisé à gérer. Il est utile de faire vérifier l’installation, et tout particulièrement sa régulation, par un spécialiste.

Tout particulièrement, il est utile de vérifier :

que humidification et déshumidification ne fonctionnent pas en même temps (sic !),

que la déshumidification est réalisée avec une batterie suffisamment froide que pour entraîner la réelle condensation de l’humidité de l’air,

que les vannes de chaud et de froid ne détruisent pas leur effet mutuellement.

Ce dernier problème survient souvent lorsque :

l’humidification est réalisée au moyen d’un laveur d’air et régulée suivant le principe dit du « point de rosée« . Dans ce cas, en mi-saison, il est possible de l’on refroidisse l’air extérieur pour respecter la consigne de point de rosée pour le réchauffer ensuite pour respecter la consigne de pulsion :

L’air extérieur (E) est refroidi et déshumidifié (Y), ensuite humidifié (X) et réchauffé (S) pour respecter la température de consigne de pulsion.

Techniques

Il importe donc d’analyser le mode de régulation du groupe de traitement d’air pour y déceler les risques de fonctionnement simultané des batteries chaudes et froides. Pour en savoir plus sur la régulation par point de rosée.

lorsque l’on cherche à déshumidifier l’air en été, en commandant la batterie de refroidissement en fonction d’une sonde d’humidité, on sera bien souvent obligé de postchauffer l’air après la déshumidification pour atteindre une température de pulsion acceptable pour le confort des occupants.

Gérer

Pour en savoir plus sur l’audit de l’exploitation d’une installation de climatisation.

Analyse de l’humidification

La plupart du temps, nous vivons dans des bâtiments dont l’air n’est pas humidifié.

Une humidification se justifie pourtant par période de temps froid : l’air extérieur de ventilation, une fois réchauffé dans le bâtiment, est alors très sec (à la limite, c’est aux sports d’hiver que l’on prend conscience de la sécheresse de l’air par température extérieure très froide).

Mais dès la mi-saison, l’humidification ne se justifie plus.

Dans l’analyse par simulation d’un immeuble de bureaux-type, l’humidification de l’air afin d’obtenir 50 % d’humidité relative en permanence représente 15,6 % de la consommation thermique totale du bâtiment.

Concevoir

Pour en savoir plus sur l’analyse des besoins thermiques pour un immeuble de bureaux.

Or les critères de confort thermique, résumés dans le graphe ci-dessous, donnent à penser qu’un taux d’humidité ambiante de 40 % est suffisant pour le confort des occupants (exigences du RGPT).

1. Zone à éviter vis-à-vis des problèmes de sécheresse.
2 et 3 : Zones à éviter vis-à-vis des développements de bactéries et de micro-champignons.
3. Zone à éviter vis-à-vis des développements d’acariens.
4. Polygone de confort hygrothermique.

Dans le cas d’une climatisation de confort, il est donc énergivore et inutile de pousser l’humidification au-delà de cette valeur :

Si l’humidification est commandée au moyen d’une consigne d’humidité relative (dans l’ambiance ou dans la gaine de reprise d’air), il faut vérifier si la consigne programmée est proche de 40 %.

Si l’humidification est commandée par une sonde installée dans la gaine de pulsion, la consigne doit être inférieure à 40 % puisqu’il faut tenir compte de l’apport en humidité des occupants.

Si l’humidification n’est pas commandée par une sonde d’humidité mais uniquement via une régulation par point de rosée, il faut s’assurer que la consigne de rosée soit suffisamment basse en hiver pour éviter une humidification excessive. Par exemple, un point de rosée réglé à 14°C (valeur couramment rencontrée) et une température de pulsion de 20°C, l’air sera amené dans le local avec une humidité relative de 58 %.

Techniques

Mais l’optimalisation d’une régulation par point de rosée n’est pas une chose simple, si on veut limiter l’humidification et ne jamais détruire d’énergie. Pour en savoir plus sur la régulation par point de rosée.

Pour éviter tout risque d’humidification excessive en mi-saison, autant que l’humidificateur soit automatiquement mis à l’arrêt. Cela pourra être le cas dès que la température extérieure dépasse 5 .. 8°C. Dans ce cas la teneur en eau de l’air extérieur est suffisante pour assurer le confort sans humidification complémentaire.

Exemple.

En stoppant l’humidification lorsque la température extérieure dépasse 8°C et en limitant la teneur en eau de l’air pulsé à 4 greau/kgair, pour obtenir une ambiance à plus ou moins 40 % d’humidité relative, une économie très importante peut être réalisée, avec un minimum de conséquence sur le confort.

Par rapport à une humidification en action durant toute la saison de chauffe et une teneur en eau de l’air pulsé limitée à 7 greau/kgair (équivaut à un air pulsé à 20°C et 50 % d’humidité relative), cette limitation de l’humidification entraîne, sur un bâtiment type, une économie de :

90 % sur la consommation énergétique liée à l’humidification,
soit, 14 % sur la consommation thermique totale du bâtiment.

Améliorer

Pour en savoir plus sur l’adaptation de la consigne d’humidité.

Analyse de la récupération de chaleur sur l’air extrait

Récupération de chaleur sur l’air extrait

Imaginons une installation fonctionnant en « tout air neuf ».

Le coût d’une installation en « tout air neuf » est très élevé puisque le chauffage est assuré, en plein hiver, par de l’air extérieur qu’il faut réchauffer à grands frais.

Exemple : pour apporter 1,5 kW de chaleur utile au local, un apport de 3,5 kW est demandé au caisson de traitement d’air : 2 kW pour porter l’air de 6° à 22°C, puis 1,5 kW pour l’amener à 40°C (la température de 6°C correspond à la température moyenne de l’air extérieur).

Remarque : en toute exactitude, les 270 m³/h à 6°C se dilatent en passant à 40°C.

Pour diminuer les coûts d’exploitation d’une installation « tout air », une bonne partie de cet air peut être recyclé.

Exemple : 60 m³/h sont conservés pour l’apport d’air hygiénique et 210 m³/h extraits des bureaux à 22°C sont recyclés. La puissance de chauffe redescend à 1,9 kW :

À défaut de ne pouvoir recycler l’air extrait du bâtiment (risques hygiéniques), il est peut-être possible de placer un récupérateur de chaleur sur l’air extrait. La puissance de chauffe devient alors 2,9 kW.

Améliorer

Pour en savoir plus sur l’intérêt d’un récupérateur de chaleur.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’efficacité de la production frigorifique associée

Évaluer l'efficacité de la production frigorifique associée

L’efficacité de la production frigorifique

Un indice de mesure d’efficacité : le COP

De l’analyse du fonctionnement thermodynamique de la machine frigorifique, on déduit son efficacité énergétique. C’est le rapport entre la quantité de chaleur absorbée par l’évaporateur et la quantité d’énergie électrique totale absorbée par l’installation, soit principalement le compresseur, mais également les équipements annexes (ventilateurs, pompes de circulation d’eau, … )

Efficacité théorique d’une machine frigorifique.

Le bilan énergétique d’une machine frigorifique apparaît sur le diagramme : toute l’énergie captée dans l’application alimentaire (meuble frigorifique ouvert, congélateur, chambre froide, …) par l’évaporateur (II), plus l’énergie utilisée par le compresseur (I), doit être évacuée par le condenseur vers l’air extérieur (I + II).

L’installation de réfrigération sera donc énergétiquement efficace si elle demande peu d’énergie électrique au compresseur pour atteindre une puissance frigorifique donnée à l’évaporateur.
Appliquons ceci à une chambre froide :

Évaluer l’efficacité frigorifique d’un appareil, c’est établir le rapport entre énergie frigorifique fournie et énergie électrique absorbée par le compresseur.

Quelle valeur de COP atteindre ?

Que dit EUROVENT ?

La plus élevée possible naturellement !

Une évaluation dans les conditions nominales grâce aux catalogues

A priori, le catalogue du fabricant permet d’évaluer cette situation dans les conditions nominales.

Exemple : voici les spécifications techniques d’un compresseur à détente directe pour application positive.

À l’heure actuelle, c’est sans difficulté qu’il vous est possible de consulter en ligne les catalogues des constructeurs de compresseur. Par rapport à la photographie de la plaque signalétique du compresseur ci-dessus, on retrouve les caractéristiques suivantes :

	Température de condensation [°C]	Température d’évaporation [°C]
	Température de condensation [°C]	-40	-35	-30	-25	-20	-15	-10	-5	0	5	7	10	12,5
Puissance frigorifique [kW]	30	1,39	1,97	2,74	3,70	4,85	6,2	7,75	9,55	11,55	13,75	14,75	16,2	17,6
	40	1,06	1.57	2,25	3,1	4,15	5,35	6,75	8,35	10,15	12,15	13,05	14,4	15,6
	50	0,77	1,21	1,81	2,56	3,45	4,55	5,8	7,2	8,85	10,6	11,4	12,6	13,7
Puissance électrique [kW]	30	1,23	1,44	1,65	1,86	2,05	2,23	2,37	2,46	2,51	2,49	2,46	2,4	2,32
	40	1,19	1,43	1,69	1,95	2,2	2,43	2,64	2,82	2,95	3,02	3,03	3,03	3
	50	1,14	1,4	1,69	1,99	2,3	2,59	2,86	3,11	3,32	3,48	3,.53	3,.58	3,6

Extrait du catalogue en ligne http://www.ecopeland.com.

Cet extrait du catalogue nous indique les caractéristiques suivantes pour une application en froid positif (température d’évaporation = -10 °C) utilisant le fluide réfrigérant R22 :

> Pour une température de condensation de 30°C

la puissance frigorifique utile est de 7,75 [kW];
la puissance électrique absorbée par le moteur du compresseur est de 2,37 [kW];
on en déduit le COP_froid = 7,75 / 2,37 = 3,27.

> Pour une température de condensation de 40°C

la puissance frigorifique utile est de 6,75 [kW];
la puissance électrique absorbée par le moteur du compresseur est de 2,64 [kW].
on en déduit le COP_froid = 6,75 / 2,64 = 2,55.

> …

Dans l’extrait du catalogue, on constate que plus la température du condenseur s’élève plus les performances énergétiques du compresseur diminuent. En général, c’est le climat qui va conditionner le fonctionnement du circuit frigorifique; ce qui signifie que si le condenseur est placé en plein soleil sur une toiture noire, par exemple, le condenseur risque de souffrir plus que le même condenseur placé à l’ombre d’une façade.

Pour une application froid négatif, les températures d’évaporateur disponible au niveau de l’application (une chambre froide de boucherie par exemple) peuvent atteindre parfois -35 °C en froid alimentaire. De nouveau, le catalogue nous renseigne que pour des températures de -25°C :

> Pour une température de condensation de 30°C

la puissance frigorifique utile est de 3,70 [kW];
la puissance électrique absorbée par le moteur du compresseur est de 1,86 [kW];
on en déduit le COP_froid = 3,7 / 1,86 = 1,99.

> Pour une température de condensation de 40°C

la puissance frigorifique utile est de 3,1 [kW];
la puissance électrique absorbée par le moteur du compresseur est de 1,95 [kW].
on en déduit le COP_froid = 3,1 / 1,95 = 1,59.

> …

On constate que plus la température d’évaporation (dans la chambre de conservation du boucher) est basse moins bon est l’efficacité de la machine frigorifique.

Les différents constructeurs sont aussi à même de fournir des informations complètes au niveau de l’ensemble des points constituant le cycle frigorifique tel que les pressions, les températures, …:

Remarques.

Il ne faut pas confondre COPfroid et COPchaud ! Le COPchaud est le rapport entre l’énergie thermique délivrée au condenseur et l’énergie électrique demandée par le compresseur (c’est un terme qui vient de l’évaluation du rendement d’une pompe à chaleur). Alors que le COPfroid part de la chaleur captée à l’évaporateur. La confusion étant fréquente, il n’est pas inutile lorsque l’on compare le rendement des machines dans les documentations de constructeurs, de vérifier ce qui se trouve derrière l’appellation COP.
Il est intéressant de s’inquiéter également de l’efficacité globale de la machine frigorifique installée, c’est à dire du rapport entre le froid produit et l’ensemble de toutes les consommations électriques, y compris les ventilateurs des condenseurs, les pompes pour les boucles de caloporteur, …
L’énergie mécanique des ventilateurs et des pompes se dégrade en chaleur. Donc, non seulement le COP se dégrade par la consommation électrique des auxiliaires, mais aussi la puissance frigorifique disponible diminue.

Comment évaluer l’efficacité énergétique d’une machine en fonctionnement ?

La procédure est complexe, il faut l’admettre. Mais pour une grande partie des installations à condensation par air, il est possible de mesurer approximativement le Delta T°; des échangeurs et d’en déduire le COP de l’installation. La précision est suffisante pour déceler des anomalies à l’installation.

Les mesures seront réalisées pendant un temps « stable », la température extérieure étant de 20 à 30°C car l’installation doit être bien chargée, le compresseur doit fonctionner à plein régime, tous les ventilateurs étant en fonctionnement continu.

On mesure :

la température de l’air aspiré par le condenseur T_ec (en °C) et la température de l’air à la sortie du condenseur T_sc (le plus près de la sortie possible, pour éviter que cet air soit déjà mélangé avec de l’air ambiant),
la température de l’air aspiré par l’évaporateur T_ee et la température de l’air refoulé par l’évaporateur T_se,
avec un anémomètre, la vitesse de l’air parcourant chacune des batteries (en m/sec),
avec un kWh-mètre, l’énergie absorbée par le compresseur uniquement Q_a (en kWh), et éventuellement l’énergie absorbée par la totalité de l’installation Q_t (en kWh),
le temps de fonctionnement du compresseur t (en heures),
la surface frontale du condenseur S, c.-à-d. la surface aspirant l’air (en m²).

On calcule alors :

Puissance condenseur = S x v x 1,2 x (Tsc – Tec) [kW]

Le facteur 1,2 est la chaleur volumique de l’air (1,2 kJ/m³.K), et doit éventuellement être corrigé en fonction de la température.

Puissance absorbée = Qa / t [kW]

Puissance totale = Qt / t [kW]

La puissance évaporateur, l’EE (COPfroid) et le COPchaud se calculent alors aisément.
Finalement, on mesure au manomètre (demandez à un frigoriste) la pression d’aspiration et de refoulement du compresseur.
En connaissant le réfrigérant, on peut déduire des tables thermodynamiques la température d’évaporation T0 [en °C] et de condensation Tc [en °C]. Sur base de ces mesures, il est possible de déduire le point de fonctionnement de l’appareil et de vérifier son adéquation avec les données du constructeur et les données du concepteur de l’installation.

Cette méthode est précise à moins de 10 %, en fonction de la précision des mesures. Pour l’avenir, il est important de bien noter les mesures et les résultats obtenus, pour vérification ultérieure et suivi de l’évolution du matériel.

En fait, ce n’est pas tant l’exactitude absolue des mesures qui compte, que la possibilité de comparer les valeurs d’une mesure à l’autre et de repérer une dérive, un jeu dans les clapets, … L’intervention à temps du fabricant permet alors de sérieuses économies.

Le bilan énergétique annuel

Si l’estimation ponctuelle du COP de la machine frigorifique n’est déjà pas simple, réaliser le bilan énergétique annuel de l’appareil est vraiment complexe.

Qui consomme de l’énergie ?

le compresseur Cc,
les auxiliaires permanents Cp (ventilateurs, pompes, etc.),
les auxiliaires non permanents Cnp (résistances de carter, etc.),
le dégivrage éventuel Cd (notons qu’il augmente aussi les besoins de froid en produisant de la chaleur à l’évaporateur qu’il faudra compenser par un fonctionnement supplémentaire du compresseur en cycle froid),
les pertes en réseau qui augmentent les besoins de froid, donc la durée de fonctionnement du compresseur (consommation intégrée dans cc).

La consommation globale annuelle de l’installation est :

C = cc + Cp + Cnp + Cd (kWh)

Des conditions de fonctionnement très variables

Pour évaluer ces consommations, il ne suffit pas, hélas, de multiplier la puissance des consommateurs par leur temps de fonctionnement…

En effet, la puissance du compresseur est fonction de ses conditions d’utilisation, donc des besoins de froid réels au cours d’une saison. À tout besoin de froid correspond une condition de fonctionnement de l’installation (température d’évaporation, température de condensation) et la chose se complique lorsque le fluide de refroidissement du condenseur n’a pas une température constante tout au long de la saison (ce qui est quasiment toujours le cas).

Pour déterminer la consommation d’énergie d’une installation, il est donc nécessaire d’intégrer tout au long de l’année les puissances absorbées à chaque régime de marche de tous les éléments consommant de l’énergie. Pour cela, il faut déterminer la variation des besoins de froid et le nombre d’heures correspondant à chacun de ses besoins; ceux-ci seront spécifiques à chaque installation.

Le calcul est donc complexe …

En pratique, c’est un compteur électrique qui pourra totaliser les consommations, et l’historique du régulateur numérique qui pourra établir le fonctionnement sur une saison.
Reprenons cependant l’exemple d’une installation frigorifique dont le bilan thermique est décrit dans l’ouvrage de J. Bernier (L’itinéraire d’un frigoriste paru chez PYC- Éditions) : l’analyse est intéressante pour visualiser l’origine des consommations d’une installation.

L’installation fonctionne toute l’année avec des besoins maximums de froid (Besoin de Froid = BF) de 10 kW. Pour simplifier, on répartira la puissance frigorifique par pas de 1 kW.

Le tableau ci-dessous illustre le calcul de consommation de cette installation fictive. Par exemple, l’installation a fonctionné durant 400 heures à 6 kW-froid, avec une température de condensation de 40°C.

*BF – Besoin de Froid (kW)*	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1
Durée totale heures	800	1 500	2 000	1 500	1 000	700	500	300	260	200
Durée heures condensation 50°	600	1 000	1 300	700	300	200	100	–	–	–
Durée heures condensation 40°	200	400	500	600	400	300	200	80	60	50
Durée heures condensation 30°	–	100	200	200	300	200	200	220	200	150
Exemple de répartition sur l’année des besoins de froid et des temps de fonctionnement à chaque régime (en heures).

On remarquera que le nombre d’heures de la deuxième ligne correspond à un total de 8 760 heures, soit une année. Les lignes 3, 4 et 5 indiquent la répartition de ces heures en fonction du régime de fonctionnement du compresseur, lui-même fonction de la température extérieure.

Nous allons mettre en situation le compresseur et déterminer ainsi ses consommations partielles à chaque régime de marche. La température d’évaporation est supposée constante à – 10°C.

Consommation du compresseur

La puissance frigorifique et la puissance absorbée d’un compresseur varient suivant les températures d’évaporation et de condensation. La figure ci-dessous illustre ces variations pour notre exemple. La puissance frigorifique au régime extrême -10/+50 °C est de 11 kW. (On notera que les courbes utilisées correspondant aux conditions réelles de surchauffe et de sous-refroidissement, et non aux conditions nominales données par le constructeur).

Reprenons maintenant notre tableau de fréquences que nous allons compléter avec :

la puissance absorbée à chaque régime,
le taux de fonctionnement (pourcentage temps de marche horaire),
le nombre d’heures de fonctionnement.

Cependant, il faut savoir que pour les faibles taux de fonctionnement, le rendement de production de froid s’écroule littéralement. C’est normal, iI ne doit pas seulement couvrir le BF, mais aussi la mise à température du circuit, qui après chaque arrêt se réchauffe complètement.

Exemple d’affaiblissement de la Production de froid en fonction
du taux d’utilisation du compresseur (Rendement de production de froid RPF).

Ainsi, l’installation étudiée doit assurer pendant 50 heures une puissance froid de 1 kW lorsque la condensation se produit à 40 °C. La figure ci-dessus prévoit à ce régime 13,2 kW frigorifique. Le taux de fonctionnement sera de 1 kW/ 13,2 kW, soit 7,5 %. Mais à un tel taux de charge, le rendement de production de froid est de 80 %. Si bien que le temps de fonctionnement réel sera de :

50 heures x 1 kW / (0,80 x 13,2 kW) = 5 heures

D’une manière générale, le nombre d’heures de fonctionnement du compresseur hc à chaque fonctionnement partiel est égal à :

hc = nh x BF / (RPF x Qo)

où,

hc, le nombre d’heures de fonctionnement du compresseur
NH, le nombre d’heures d’utilisation
BF, le besoin de froid
RPF, le rendement de production de froid
Qo, la puissance frigorifique disponible à l’évaporateur

La consommation totale annuelle du compresseur est égale à la somme de toutes les consommations partielles, aux divers régimes.

Besoin de Froid – BF (kW)	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1

Régime : – 10°/50°	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
Nbre heures utilisat. NH	600	1 000	1 300	700	300	200	100	–	–	–
Puissance frigo Qo (kW)	11	11	11	11	11	11	11	–	–	–
Taux fonct. (%)	90	82	73	64	55	45	36	–	–	–
Rendement RPF (%)	100	100	100	99	99	98	98	–	–	–
Puissance absorbée (kW)	6	6	6	6	6	6	6	–	–	–
Heures fonct. hc	545	818	945	445	164	92	37	–	–	–
Consommation cc (kWh)	3 270	4 908	5 670	2 670	984	552	222	–	–	–
	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
Régime : – 10°/40°	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
Nbre heures utilisat. NH	200	400	500	600	400	300	200	80	60	50
Puissance frigo Qo (kW)	13.2	13.2	13.2	13.2	13.2	13.2	13.2	13.2	13.2	13.2
Taux fonct. (%)	76	68	61	53	45	38	30	23	15	7.5
Rendement RPF (%)	100	99	99	99	98	98	97	95	91	80
Puissance absorbée (kW)	5.6	5.6	5.6	5.6	5.6	5.66	5.6	5.6	5.6	5.6
Heures fonct. hc	152	275	306	321	185	116	62	19	10	5
Consommation cc (kWh)	851	1 542	1 713	1 800	1 039	649	347	107	56	28
	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
Régime : – 10°/30°	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
Nbre heures utilisat. NH	–	100	200	200	300	200	200	220	200	150
Puissance frigo Qo (kW)	–	15.2	15.2	15.2	15.2	15.2	15.2	15.2	15.2	15.2
Taux fonct. (%)	–	59	53	46	39	33	26	20	13	6.5
Rendement RPF (%)	–	99	99	98	98	97	95	92	89	75
Puissance absorbée (kW)	–	5.3	5.3	5.3	5.3	5.3	5.3	5.3	5.3	5.3
Heures fonct. hc	–	60	106	94	121	68	55	47	30	13
Consommation cc (kWh)	–	317	563	498	640	359	294	250	157	70

Calcul de la consommation annuelle du compresseur

En additionnant toutes les consommations partielles, on trouve pour notre exemple :

cc = 29 556 kWh/an (soit 106 400 MJ/an)

De la même manière, le temps total de fonctionnement annuel du compresseur est égal à la somme des temps de fonctionnement partiels aux divers régimes : hc = 5 091 heures.

Consommation des auxiliaires permanents

Comme leurs noms l’indiquent, ces auxiliaires consommateurs d’énergie fonctionnent en permanence. Dans notre exemple, le ventilateur de l’évaporateur fonctionne en permanence, soit 8 760 heures par an.

Il absorbe 500 W et va donc consommer par an :

Cp = 0,5 kW x 8 760 h = 4 380 kWh/an

Consommation des auxiliaires non permanents

Ce sont les auxiliaires asservis au fonctionnement du compresseur (ventilateur de condenseur, vanne magnétique départ liquide, résistance de carter, etc.)

Pour notre exemple, le ventilateur de condenseur absorbe 300 W et est asservi au compresseur. La bobine de l’électrovanne absorbe 10 W. Le compresseur comporte en outre une résistance de carter (non régulée) qui consomme 20 W quand le compresseur est à l’arrêt.

Nous avons vu que le compresseur fonctionnait 5 091 heures par an. Les auxiliaires non permanents vont donc consommer :

Cnp = (0,3 + 0,01) x 5 091 + 0,02 x (8 760 – 5 091)

Cnp = 1 651 kWh/an

Consommation du dégivrage

Estimer sans observation les consommations d’un dégivrage n’est pas chose toujours facile, car leur fréquence est très variable. Pour notre exemple, nous estimerons en moyenne quatre dégivrages par jour de 15 minutes (0,25 heure) à l’aide dune résistance électrique de 6 kW, ce qui conduit à une consommation annuelle de :

Cd = 6 x 0,25 x 365 x 4 = 2 188 kWh/an

Récapitulation des consommations annuelles

La consommation totale annuelle est égale à la somme des consommations de tous les composants de l’installation soit :

C = 29 556 + 4 380 + 1 651 + 2 188 = 37 775 kWh/an ( soit 136 000 MJ)

Traduire en coût une telle consommation dépend essentiellement du régime tarifaire appliqué : entre 11 et 16 c€/kWh, généralement. Tout dépend du moment de fonctionnement de l’installation : jour ? jour durant la pointe ? nuit ? … .

Quelle efficacité énergétique ?

Déterminons l’énergie froid utilisée sur l’année. Il suffit d’intégrer les besoins de froid sur l’année, donc de totaliser les produits des besoins frigorifiques par le temps, pour les 3 régimes de marche.

*BF – Besoin de Froid (kW)*	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1
Nbre d’heures régime : – 10°/50°C	600	1 000	1 300	700	300	200	100	–	–	–
Nbre d’heures régime : – 10°/50° C	200	400	500	600	400	300	200	80	60	50
Nbre d’heures régime : – 10°/50°C	–	100	200	200	300	200	200	220	200	150
Total heures	800	1 500	2 000	1 500	1 000	700	500	300	260	700
BF x heures (kWh)	8 000	13 500	16 000	10 500	6 000	3 500	2 000	900	520	200

Exemple de calcul simplifié de l’énergie froid annuelle

L’énergie froid annuelle nécessaire est la somme des chiffres de la dernière ligne du tableau soit :

EF annuel = 61 120 kWh (220 000 MJ)

L’efficacité énergétique moyenne annuelle de l’installation frigorifique est le rapport entre l’énergie froid produite et l’énergie électrique consommée soit, pour notre exemple :

EEmoy = 61 120 / 37 775 = 1,62

On est loin de la valeur nominale de 2,9 pour le COP au fonctionnement (- 10°C (évaporateur) / + 30°C (condenseur) sur base des données du catalogue (15,2 kW / 5,3 kW) !

Plus l’installation sera performante, bien réglée, et bien entretenue et plus ce coefficient sera élevé, ce qui veut donc dire tout simplement que moins l’installation sera gourmande en énergie électrique.

Le bilan énergétique annuel par simulation TRNSYS

Une autre manière d’évaluer le bilan énergétique annuel et le COPA (coefficient de performance global annuel) est de placer une installation frigorifique dans des conditions de simulation dynamique tant au niveau du climat externe qu’interne. En d’autres termes, pendant 365 jours, par modélisation TRNSYS (logiciel de simulation dynamique de la thermique des bâtiments), le climat extérieur d’ Uccle est appliqué à un supermarché comportant des allées froides de meubles frigorifiques ouverts eux-même soumis aux rigueurs de l’occupation durant la semaine.

Fuites de fluide frigorigène

Données principales

Le supermarché considéré est modélisé sur base d’un magasin existant dont les caractéristiques principales simplifiées sont les suivantes :

surface au sol : de l’ordre 2 000 m²;
heures d’ouverture de semaine et samedi compris : occupation selon un modèle variable de 6 à 20 heures ;
fermeture dominicale ;
mètres linéaires de meubles frigorifiques ouverts (applications positives) = 109 mètres;
mètres linéaires de meubles frigorifiques ouverts (applications négatives) = 26 mètres;

Modélisation

Le logiciel TRNSYS de simulation dynamique de la thermique des bâtiments est utilisé. L’intérêt d’une simulation dynamique est de tenir compte des influences conjuguées des climats externes et internes au magasin en tenant compte principalement :

de l’enveloppe du bâtiment, à savoir :

- - l’orientation des façades ;
  - le type de paroi externe : les façades avec les surfaces vitrées incluses, les ombrages attenants, la toiture, la constitution des parois, la présence d’ouverture dans la toiture (apport de lumière naturelle), …

des zones internes comme les caisses, les allées froides pour les produits laitiers, les poissons, les surgelés, les réserves, les bureaux, … séparées par des cloisons internes soumises à des transferts de chaleur, des couplages d’air, …

des occupations des différentes zones internes. Dans le cas de ce magasin, les statistiques de fréquentation sont inspirées d’une étude de l’EDF un peu poussiéreuse, mais à défaut de mieux … (« Le point sur les grandes surfaces électriques », les cahiers du tertiaire, EDF Direction de la distribution, 1980) en considérant que l’occupation en heure de pointe est de manière arbitraire de 1 personne / 5 m² soit pour une surface de 2 000 m² de l’ordre de 400 personnes, ce qui correspond aux statistiques de fréquentation relevée par certaines chaînes alimentaires :

Nombre de personne / heure
Zones de vente	9-11 heures	11-15 heures	15-20 heures
Caisses	10	15	30
Laitiers	5	8	15
Poissons	5	10	20
Traiteur	7	11	22
Surgelés	5	7	15
Vente	45	70	130
…

.des systèmes HVAC (Heating Ventilation Air Conditioning) ou les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation des zones. Les principales zones sont équipées en HVAC sur le principe de la figure ci-dessous pour les zones de vente :

Systèmes
Zones du magasin	Chauffage via :	ventilation	climatisation
Caisses	CTA*	CTA	CTA
Caisses	Aérotherme	CTA	CTA
Laitiers	CTA	CTA	MFV**
Poissons	CTA	CTA	MFV
Traiteur	CTA	CTA	MFV
Surgelés	CTA	CTA	MFH***
Vente	Aérotherme	–	–
Bureau	Ventilo-convecteur 4 tubes	CTA +récupérateur de chaleur	CTA
CTA* : Centrale de traitement d’air à recyclage partiel (2/3 recyclé, 1/3 air neuf) + récupération possible sur la désurchauffe des groupes de froid; MFV : Meuble Frigorifique Vertical ouvert ; MFH* : Meuble Frigorifique Horizontal ouvert.

des process’s : les meubles frigorifiques ouverts sont modélisés sur base de leur bilan thermique et énergétique en fonction des conditions d’ambiance des zones de vente ;

Hypothèses

Des hypothèses sont prises afin de simplifier le modèle :

l’occupation en dehors des heures d’ouvertures des surfaces de vente, c’est-à-dire tôt le matin lorsque différentes équipes se succèdent pour préparer l’ouverture du magasin (alimentation des rayonnages, cuisson des pains, préparation des charcuteries, …) ou tard le soir, influence le climat interne du magasin et, par conséquent, le fonctionnement des meubles frigorifiques. Cependant, comme l’indique le graphique ci-dessous (monitoring réel des consommations pour ce magasin), les meubles frigorifiques sont soumis aux pires contraintes thermiques pendant l’ouverture du magasin. Pour cette simulation, on ne considérera que les périodes d’ouverture du magasin.

On n’étudie qu’une partie de l’installation de froid alimentaire, à savoir les 50 mètres linéaires de meubles frigorifiques ouverts verticaux de la partie produits laitiers et charcuterie, mais dans son contexte réel. En d’autres termes, les autres meubles frigorifiques, l’éclairage, l’occupation, … participent aux variations des conditions d’ambiance interne du magasin;

L’installation frigorifique qui alimente les meubles linéaires fonctionne en détente directe et est composée d’un compresseur semi-hermétique de 32 [kW] froid ( R404A) pour un régime de température de -15°C à l’évaporateur et 40°C au condenseur. On ne tient pas compte ici de la puissance des ventilateurs du condenseur.

Simulation

Le magasin étant modélisé, il est soumis au climat externe (température, humidité, rayonnement solaire direct, rayonnement diffus, …) pendant 8 760 heures par pas de 1 heure, ce qui correspond à une année complète.

l’installation frigorifique est un modèle mathématique développé par l’École des Mines de Paris. Ce modèle a été établi sur base d’une multitude de mesures effectuées sur des groupes de froid réels. Dans le cadre de la simulation, il calcule, par rapport à un régime nominal pour lequel il a été dimensionné, les variations de la puissance électrique absorbée au compresseur en fonction des variations :

- de la puissance froid utile nécessaire aux meubles frigorifiques et dues à la variation des conditions d’ambiance interne (apports internes tels que l’éclairage, l’occupation, …);

- du climat externe (température à l’entrée du condenseur).

À chaque pas de temps, TRNSYS calcule :
- la puissance frigorifique utile au niveau des meubles frigorifiques en kW_froid;

- la puissance électrique absorbée par le compresseur en kW_électrique;

- le COP de l’installation.

Analyse des résultats

Dans le jargon des chauffagistes on parle souvent de monotone de chaleur qui représente un classement décroissant des puissances de chauffe nécessaires sur toute la période de chauffe.

Monotone de chaleur (exemple : pendant 750 heures sur l’année, la chaudière fonctionnement à un niveau de puissance de 835 [kW])

Dans le même esprit, il est possible d’établir une monotone de froid afin de déterminer :

la consommation énergétique globale sur un an ;
la répartition des niveaux de puissance en fonction du climat ;
l’évolution des performances de l’installation frigorifique en fonction du climat;
…

Monotone de froid d’un groupe frigorifique.

L’analyse de la monotone de froid ci-dessus permet de montrer que :

La courbe de puissance électrique absorbée par le moteur du compresseur se calque assez bien sur celle de la température extérieure. Il était clair d’emblée que la puissance absorbée par le compresseur était fortement influencée par les conditions de fonctionnement du condenseur plongé dans le climat externe puisque c’est lui qui « pousse » la chaleur extraite des meubles frigorifiques à l’extérieur.

L’allure de la courbe laisse supposer que le climat interne, relativement constant en température, mais fluctuant en enthalpie force la courbe de puissance absorbée par le compresseur à se redresser.(il en découle que le COP saisonnier en vert) de l’installation s’améliore lorsque la température extérieure diminue. En effectuant une simple moyenne annuelle, on obtient un COPA de l’ordre de 3,2.

Le diagnostic d’une installation existante

Les signes de surconsommation énergétique d’une installation frigorifique

L’augmentation des temps de fonctionnement du compresseur, dont les causes sont :

- soit le manque de fluide frigorigène,
- soit l’encrassement des échangeurs (condenseur et évaporateur),
- soit encore le mauvais état du compresseur.

Le placement d’un compteur horaire de fonctionnement sur l’alimentation du compresseur est un petit investissement qui permettra de déceler une dérive de consommation.

La diminution de la température d’évaporation, dont la cause principale est l’encrassement des échangeurs.

L’augmentation du nombre de démarrages pour les petites installations ou du nombre de cylindres ou de compresseurs en service. Ceci est généralement dû à un encrassement du condenseur, à des fuites de réfrigérant ou à une mauvaise alimentation de réfrigérant liquide des détendeurs. Ils ne peuvent être pris en compte que si les autres paramètres restent constants, c’est-à-dire pour des conditions ambiantes identiques (même demande au point de vue température et humidité relative) et pour des conditions extérieures identiques (température de condensation, apports internes et externes).

Les tests à effectuer

Les tests à effectuer consistent :

Soit à donner des indications sur un fonctionnement anormal de l’installation (mesure du courant absorbé en fonctionnement continu et comparaison avec le courant nominal, comptage des heures de fonctionnement, mesure du débit de l’eau glycolée en cas d’utilisation d’une boucle de fluide frigoporteur,…).

Soit à vérifier l‘efficacité énergétique de l’installation frigorifique, c’est-à-dire le rapport entre la puissance électrique absorbée et la puissance frigorifique fournie.

Certaines grosses installations comportent deux compteurs d’énergie qui intègrent le débit de fluide frigorigène et le delta T° avec lequel soit l’évaporateur, soit le condenseur travaillent. Ceci permet de connaître les consommations thermiques sur une période donnée.

L’énergie du compresseur peut alors être déduite puisque l’on sait que les relations suivantes sont toujours vérifiées :

Puissance évaporateur + puissance compresseur = puissance condenseur

Énergie évaporateur + énergie compresseur = énergie condenseur

Pour vérifier la qualité de l’installation, il faut établir ce bilan à plusieurs régimes de fonctionnement et le comparer à la courbe d’efficacité en fonction de la charge du constructeur. Chaque installation est particulière et il est donc difficile de comparer sa consommation à des ratios standards. Les seules références sont : soit celles données par le constructeur, soit l’installation elle-même, à une période antérieure, lorsqu’elle était soumise à une charge similaire.

La rentabilité énergétique des interventions de maintenance

La rentabilité énergétique des opérations de contrôle et de maintenance n’est pas évidente à chiffrer. Toutefois, on peut donner les économies suivantes (chiffres établis sur base de l’expérience de la société SECA mais qui n’ont pas fait l’objet de mesures en laboratoire), :

Nettoyage régulier (au moins annuel) des condenseurs à air et des évaporateurs directs : rentabilité de 10 à 30 %
- 10 % dans le cas d’un encrassement faible,
- 30 % si ce nettoyage n’a jamais été réalisé.

Engorgement des filtres déshydrateurs sur le circuit de fluide frigorigène : surconsommation de 10 à 15 %;

L’analyse de la puissance frigorifique installée

Pas besoin d’un camion si une camionnette suffit ! Une installation surdimensionnée génère des pertes de fonctionnement supplémentaires…

Comment évaluer les puissances frigorifiques nécessaires ?

La puissance frigorifique nécessaire à la production doit « coller » le plus possible à celle de l’application dans les conditions de fonctionnement prévues au niveau de l’application même.

EUROVENT, par exemple, définit des classes de fonctionnement pour les meubles frigorifiques ouverts. Sur base de ces classes, les fabricants testent leurs applications dans les conditions de température et d’humidité de l’ambiance définies (classe 4 = 24°C et 50 % d’humidité relative) et déterminent les puissances frigorifiques nécessaires à l’évaporateur pour garantir un fonctionnement optimal de l’application;

Constater que la puissance frigorifique mentionnée sur la plaque signalétique du compresseur est équivalente à celle de l’application, est, à priori, un gage de fonctionnement correct de l’installation.

À titre indicatif, on reprend ci-dessous les puissances frigorifiques nécessaires en fonction du type d’application.

Meuble frigorifique à applications positives

Famille de meubles	Surface d’exposition [m²/ml]	Température de service [°C]	Puissance frigorifique spécifique [kW/ml]
Vitrine service par le personnel en convection naturelle	0,8	2 à 4	0,2 à 0,25
Vitrine service par le personnel en convection forcée	0,8	2 à 4	0,25 à 0,28
Comptoir horizontal self-service en convection	0,9	0 à 2	0,4 à 0,43
Meuble vertical self-service en convection forcée	1,3	4 à 6	1,2 à 1,3

En multipliant le nombre de mètres linéaires des différentes applications par leur puissance spécifique respective, on obtient une valeur de puissance globale proche de celle de la production frigorifique.

Meuble frigorifique à applications négatives

Famille de meubles	Type de rideau d’air	Surface d’exposition [m²/ml] ou [m²/porte]	Température de service [°C]	Puissance frigorifique spécifique [kW/ml]
Gondole self-service en convection forcée	horizontal, asymétrique, laminaire	0,8	-18 à -20	0,42 à 0,45
Vitrine service par le personnel en convection forcée	horizontal, asymétrique, laminaire	1,1	-23 à -25	0,63 à 0,67
Meuble vertical self-service en convection	vertical, à 3 flux parallèles, turbulents	1,1	-18 à -20	1,9 à 2,1
Meuble vertical self-service en convection forcée	portes vitrées, rideau d’air interne turbulent	0,84	-23 à -25	0,8 0,86

De la même manière, en multipliant le nombre de mètres linéaires des différentes applications par leur puissance spécifique respective, on obtient une valeur de puissance globale proche de celle de la production frigorifique.

Chambres froides à applications positives

Le rapport final : Energy Savings Potential for Commercial Refrigeration Equipment, by Arthur D. Little, Inc. For Building Equipment Division Office of Building Technologies U.S. Department of Energy, June 1996 donne des indications intéressantes quant aux valeurs approchées de puissance spécifique pour les chambres froides de réfrigération.

Famille de meubles	Volume de stockage[m³]	Température de service [°C]	Puissance frigorifique spécifique [W/m³]
Chambre froide (isolation 10 cm)	7,2	2	68

Chambre froide à applications négatives

Du même rapport final que ci-dessus, on tire des valeurs approchées pour les chambres froides de congélation.

Famille de meubles	Volume de stockage[m³]	Température de service [°C]	Puissance frigorifique spécifique [W/m³]
Chambre froide (isolation 10 cm)	21,6	-23	87

L’intérêt d’une récupération de chaleur au condenseur

Principe

Une machine frigorifique extrait la chaleur excédentaire de l’application frigorifique et la rejette à l’extérieur.

Si des besoins de chauffage (de locaux, d’allée froide, d’eau chaude sanitaire, …) sont présents simultanément dans le magasin, il semble alors logique de tenter de récupérer la chaleur sur le condenseur de la machine frigorifique.

Par exemple, un supermarché Delhaize à Bruxelles évacue la chaleur du condenseur du groupe frigorifique (armoires de congélation) en réalimentant la boucle de chauffage. Cette boucle, elle-même alimente en récupération un rideau d’air chaud à l’entrée du magasin et les batteries chaudes des centrales de traitement d’air qui pulsent l’air, via le pied des meubles frigorifiques ouverts, vers les allées froides.

En été, la chaleur est évacuée par les condenseurs à air en toiture.

Domaine d’application

Récupération de chaleur de condensation

Il est tentant naturellement de vouloir récupérer la chaleur de condensation qui habituellement est évacuée à l’extérieur. Il faut toutefois être très prudent dans la façon de récupérer cette chaleur. Il faudra toujours garder à l’esprit que plus la température de condensation est basse, meilleures sont les performances énergétiques du compresseur. La règle principale étant que :

» 1 K d’augmentation de la température de condensation correspond à 2-3 % d’augmentation de la consommation électrique du compresseur ».

Ce qui veut dire que la récupération d’énergie pour alimenter des circuits de chauffage à haute température comme par exemple les régimes de température :

90-70 °C ou même 70-50°C des chauffages à eau chaude;
60-40°C des chauffages à air chaud;

dégrade la performance énergétique des compresseurs (le COP de la machine peut descendre dans certains cas à 1); ce qui signifie que l’on se chauffe avec un système de chauffage purement électrique. Néanmoins, même avec un mauvais COP et à un niveau de conservation des denrées (températures constantes à l’intérieur des meubles frigorifiques) et de confort des clients et du personnel (température de confort dans les espaces de vente), permet de faire « tourner » une certaine quantité d’énergie en circuit fermé.

Améliorer

Pour en savoir plus sur la récupération de chaleur au condenseur des machines frigorifiques.

De toute façon, on pensera donc :

d’abord à évaluer l’impact énergétique :
- des trop grands apports tant internes qu’externes des applications frigorifiques (meubles ouverts, chambre froide peu isolée, …);
- du manque d’isolation du magasin;
- des infiltrations et des courants d’air aux entrées.
- …

Ensuite à récupérer à basse température la chaleur de condensation.

Il n’empêche que si le bâtiment comprend simultanément des besoins de froid (c’est le cas des magasins d’alimentation en produit froid) et des besoins de chauffage à basse température (eau chaude sanitaire des douches, chauffage au sol, …), il semble clair qu’une récupération d’énergie doit être étudiée par un bureau d’études.

Des ballons de préchauffage de l’eau chaude sanitaire prééquipés d’un échangeur en série avec le condenseur de la machine frigorifique existent sur le marché.

Désurchauffe des gaz

La récupération de chaleur au niveau de la désurchauffe des gaz (phase entre la fin de compression des gaz et le début de la condensation) n’interfère que très peu sur l’efficacité énergétique du compresseur. Ce type de récupération peut être intéressant pour autant qu’il y ait bien une condensation des gaz à basse température après récupération sur la désurchauffe. La quantité de chaleur récupérée sur la désurchauffe est faible par rapport à celle de condensation.

Il sera toujours nécessaire de voir l’impact financier du placement d’un récupérateur de chaleur sur la désurchauffe par rapport au bénéfice énergétique retiré.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’efficacité énergétique des corps de chauffe

Évaluer l'efficacité énergétique des corps de chauffe

Pertes directes vers l’extérieur

Lorsqu’un émetteur est disposé le long d’une paroi extérieure (radiateur ou convecteur placé en allège, plancher chauffant au dessus d’un local non chauffé ou du sol), les pertes de chaleur augmentent au travers de cette paroi.

Pour un radiateur

La température au dos d’un radiateur est nettement plus élevée que le long des autres parois. Si ce radiateur est disposé le long d’une paroi extérieure, cela augmente donc les pertes de chaleur.

Exemple.

On pourrait montrer que la différence de température entre l’intérieur et l’extérieur a doublé localement par la présence du radiateur.

Sans radiateur, une allège composée d’un mur plein de 24 cm (ancienne construction) perd sur la saison de chauffe :

2,6 [W/m²K] x 1 [m²] x (15 [°C] – 6 [°C]) x 5 800 [h/an] / 0,7 = 193,8 [kWh/an]

où :

2,6 [W/m²K] = le coefficient de transmission thermique (U ou k) du mur de brique non isolé
15 [°C] = température moyenne intérieure durant la saison de chauffe
6 [°C] = température moyenne extérieure durant la saison de chauffe (région de Mons)
5 800 [h/an] = durée de la saison de chauffe (du 15 mai au 15 septembre)
0,7 = le rendement global de l’installation de chauffage existante

Avec la présence du radiateur, chaque m² d’allège au dos de celui-ci perdra le double d’énergie, soit :

387,6 [kWh/an] ou 39 [litres fuel ou m³ gaz / an]

Radiateur en alcôve.

Les pertes au dos des radiateurs sont renforcées si :

le radiateur est logé en alcôve et muni d’une grille de protection,
le radiateur est placé devant un vitrage (simple qui plus est).

Radiateur devant une allège vitrée.

Des études menées par le GREC (Groupe de recherche sur les émetteurs de Chaleur) en France ont montré que les pertes au dos des radiateurs placés sur une paroi extérieure varient en fonction du degré d’isolation de celle-ci, de 1,2 à 10 % de la chaleur émise.

Le même radiateur devant une allège en bois, après remplacement des châssis.

Pour un convecteur

Dans le cas d’un convecteur, les pertes en allège sont généralement moindres, du fait de l’absence de rayonnement vers la paroi (l’émission de chaleur se fait à 92 .. 96 % par convection).

Le GREC site des pourcentages de perte allant de 1 à 3 % de la chaleur émise.

Pour un plancher chauffant

Un chauffage par le sol émet sa chaleur tant par sa surface supérieure que sa surface inférieure.

Cette dernière doit donc être la plus isolée possible pour limiter les pertes vers le sol, vers les vides ventilés ou les caves.

On peut estimer que la perte de chaleur vers une cave, d’un chauffage par le sol est de l’ordre de .. 15 % .. avec une épaisseur d’isolant de 5 cm, de .. 9 % .. avec une épaisseur d’isolant de 10 cm.

Calculs	Pour estimer la perte d’un chauffage par le sol situé au-dessus d’une cave, en fonction du degré d’isolation.
Améliorer	Isoler les allèges derrière les radiateurs.

Pertes par stratification

Lorsque tout ou une partie de la chaleur est transmise par convection, c’est-à-dire par de l’air chaud, apparaît une stratification des température source de pertes.

En effet, l’air chaud montant, il stagnera en partie haute du local et pour obtenir une température de confort voulue dans la zone d’occupation, la température moyenne de l’air de l’ensemble du local sera plus élevé

Exemple.

Les radiateurs émettent 70 % de leur chaleur par convection, les convecteurs, 92 .. 96 % et les planchers chauffants, 20 .. 30 %.

On observe un gradient vertical de :

pour les radiateurs : 0°C/m (bâtiments très bien isolés) à 0,8°C/m (bâtiments anciens),
pour les convecteurs : 0,5°C/m (bâtiments très bien isolés) à 1,2°C/m (bâtiments anciens),
pour les planchers chauffants : 0°C/m (pour tout type de bâtiment).

Ce gradient n’a guère d’influence sur la consommation des locaux de taille courante (hauteur sous plafond de 2,5 .. 3 m). Il n’en va pas de même pour les locaux de plus grande hauteur.

Exemple de stratification des températures avec un chauffage par radiateur et un chauffage par convecteur (source : « Les émetteurs de chaleur » du Groupe de Recherche sur les Émetteurs de Chaleur de l’ADEME).

Dans ce cas, la stratification augmente la température moyenne de la pièce pour un même confort au niveau des occupants et augmente fortement la température sous le plafond et donc les pertes si celui-ci est en contact avec l’extérieur.

Améliorer

Diminuer la température de l’eau.

Pertes par augmentation de la température ambiante

Le confort thermique des occupants dépend non seulement de la température de l’air ambiant mais aussi de la température de surface des parois qui les entourent (le corps humain perd en partie sa chaleur par rayonnement vers les parois).

On peut estimer que la température réelle de confort est la moyenne entre la température des parois et la température de l’air.

Plus les parois ont une température de surface élevée, moins la température de l’air devra être élevée pour un même confort. Cela est favorable à la diminution des consommations.

En ce sens, les radiateurs et surtout les planchers chauffants sont énergétiquement avantageux, car présentant des surfaces chaudes importantes, ils permettent une température de consigne intérieure moindre, surtout dans des bâtiments mal isolés.

Posted By : 25 Sep, 2007

Reconnaître un vitrage à vue d’œil

Avec des vitrages « récents » (après 2000)

Si le vitrage est récent, un nom commercial d’identification de vitrage, propre à chaque firme, se trouve gravé dans l’intercalaire du double vitrage et est lisible à l’œil nu même lorsque le vitrage est posé. Il reprend : les dimensions, l’agrément technique, le code commercial, le nom de l’usine, le chiffre de production, etc.

Cet indice permettra au fabricant de vous communiquer précisément les caractéristiques lumineuses et énergétiques du vitrage.

Avec des vitrages anciens

S’agit-il d’un double ou d’un simple vitrage ?

On place une allumette devant le vitrage, si la flamme est reflétée 4 fois, nous sommes en présence d’un double vitrage. Ou plus simplement, le double vitrage se reconnaît grâce à la présence de l’espaceur entre les 2 feuilles de verre.

Le vitrage est-il pourvu d’une couche « basse émissivité » ?

Si une des 4 flammes est bleue, le double vitrage est équipé d’une couche basse émissivité.

Le vitrage est-il pourvu d’un verre feuilleté ?

Si deux verres sont collés sans espace interstitiel, ce verre est feuilleté.

Si un des verres est réfléchissant ou/et absorbant, comment évaluer le facteur solaire et la transmission lumineuse ?

Il est difficile de quantifier précisément les performances d’un vitrage vis-à-vis du contrôle solaire. Les propriétés d’absorption et de réflexion sont présentes ensemble mais dans des proportions variant d’un vitrage à l’autre.
Un vitrage teinté et aux reflets mats accuse des propriétés absorbantes souvent importantes.
Les vitrages de couleur bleue claire ou verte, ont généralement un coefficient de transmission lumineuse plus élevé que les vitrages teintés traditionnels de couleur bronze ou grise mais un facteur solaire moins élevé que ces derniers.

Lorsque les fenêtres sont à ouvrant, on peut évaluer la transmission lumineuse d’un vitrage, en comparant les éclairements mesurés dans le local à l’aide d’un luxmètre lorsque la fenêtre est fermée et lorsqu’elle est ouverte.

On peut classer les vitrages selon leurs caractéristiques, par exemple leur facteur solaire (FS) et leur transmission lumineuse (TL).

Quelle est l’épaisseur des verres et de l’intercalaire ?

Certaines firmes distribuent des lecteurs d’épaisseur de vitrages permettant d’évaluer rapidement l’épaisseur d’un vitrage et de l’espace intercalaire.

En appuyant le lecteur contre le vitrage selon une inclinaison précise, des cercles correspondant aux différentes épaisseurs de vitrages possibles dessinés sur la surface du lecteur sont reflétés deux fois sur le vitrage. Le cercle dont les 2 reflets sont tangents est celui dont l’épaisseur correspond à l’épaisseur du vitrage.

Restera indécelable à l’œil nu…

…le type de gaz présent dans l’espace entre les deux verres d’un double vitrage.

Caractéristiques des vitrages

Connaissant le nombre de verres, leurs épaisseurs, la présence d’un film basse émissivité et les tendances à contrôler le rayonnement solaire, on peut évaluer grossièrement le type de vitrage, son coefficient de transmission thermique U, à l’aide des valeurs de référence des différents types de vitrages présents sur le marché.

Techniques

Pour connaître les caractéristiques thermiques et lumineuses des vitrages courants.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’influence de l’humidité sur la consommation d’un système de climatisation « tout air neuf »

Préalable

Sur base des points heures climatiques, il est intéressant de déterminer comment réagissent théoriquement les équipements composant un système de climatisation tout air neuf.

Pour maintenir le confort de l’occupant, il est nécessaire de contrôler la température et l’humidité ambiantes. De l’existence d’une tolérance ou d’une « fourchette » sur ces paramètres dépendra l’économie d’énergie.

Dans les hôpitaux, la tolérance est faible de part l’exigence accrue de confort des patients et du personnel. Néanmoins, la tolérance aux variations de l’humidité est plus importante qu’à celles de la température. Pour cette raison, on étudie ici la consommation théorique des équipements de climatisation en fonction du contrôle de l’humidité sachant que dans de nombreux espaces de l’hôpital les débits d’air sont importants et conditionnent la facture énergétique plus que dans tous autres bâtiments.

Apports internes

1. Chaleur sensible

Les apports internes

Ils sont de deux ordres :

liés à l’activité humaine (chaleur du corps des occupants),
et à la chaleur dégagées par les équipements médicaux et de bureautique.

Les apports externes

Ils dépendent de la qualité (isolation) et la mise en œuvre des matériaux constituant l’enveloppe de la zone considérée en période chaude.

Les déperditions

Elles dépendent de la qualité (isolation) et la mise en œuvre des matériaux constituant l’enveloppe de la zone considérée en période froide.

Bilan

Il est nécessaire de tenir compte de ces apports et déperditions afin de règler la température de soufflage qui est fonction :

du taux de renouvellement exprimé en [volume/h],
le volume de la salle en [m³],
de la capacité thermique volumique de l’air ρc = 0,34 [Wh/m³K],
de la température ambiante désirée pendant l’opération,
du bilan des apports et des pertes.

La température de soufflage est exprimée par :

T°_soufflage = T°_ambiante– Bilan / (q_vx c x volume x taux de renouvellement) [°C]

Exemple.

Soit :

un apport interne de 3 kW et des déperditions et apports externes négligeables (courant dans les salles d’opération par exemple);
une température fixée à 20°C;
un taux de renouvellement de 30 vol/h;
un volume de local de 150 m³;

On détermine la température de soufflage :

T°_soufflage = 20 – 3 000 / (0.34 x 30 x 150)

soit T°_soufflage = 18° C

2. Chaleur latente

Apport d’eau = apport par personne x nombre de personne / q_vx ρ [kWh/an]

Exemple.

Soit :

un apport d’eau de 80 g_eau /h par personne;
la salle d’opération est occupée par 10 personnes;
le débit de ventilation est de 4 500 m³/h en tout air neuf .

pour un débit de 4 500 m³/h, l’apport dans la salle est de l’ordre de :

Apport d’eau = 80 [g_eau / h] x 10 / (4 500 [m³/h] x 1.2 [kg/m³_air])

= 0,15 g_eau / kg_air

ou,

La chaleur de vaporisation/condensation étant de 2 500 kJ/kg environ, la correspondance est donnée par :

800 [g/h] x 2 500 [J/g] / 3 600 [s/h] = 555 [Watts]

À titre de comparaison, en une heure suivant le graphique ci-dessous, la batterie froide déshumidifie l’air extérieur de 9 [g_eau /kg_air]

Soit 9 [g_eau /kg_air] x 1.2 [kg/m³] x 4 500 [m³/h] x 2 500 [J/g] / 3 600 [s/h]

= 33 750 [Watts]

En conclusion, on peut constater qu’il sera nécessaire de légèrement déshumidifier plus pour tenir compte des apports d’eau interne. Mais quand on compare les puissances en présence, il ne sera pas nécessaire de surdimensionner la batterie froide pour englober les apports d’eau dans la déshumidification de l’air extérieur surtout à des débits aussi importants.

Influence du contrôle de l’humidité

Le traitement de l’air est variable au cours de l’année suivant les conditions climatiques extérieurs et intérieures. La maîtrise de l’humidité ambiance est déterminante des consommations des équipements.

On analyse quelques cas de figure théoriques :

	Préchauffer et d’humidifier.
	Préchauffer.
	Refroidir, déshumidifier et post-chauffer.
	Refroidir et déshumidifier sans post-chauffer.
	Refroidir et humidifier.

On impose la température et l’humidité de soufflage à 18°C et 7.3 g_eau / kg_air

On constate que ce type de contrôle de traitement de l’air est très « énergivore » ne fusse que par la nécessité d’humidifier et de déshumidifier pratiquement toute l’année. Cette configuration est extrême et demandera de la part des intervenants dans le projet de porter un jugement pertinent quant à la nécessité de fixer ou pas la consigne d’humidité.

On impose la température de soufflage à 18°C et une fourchette sur l’humidité de soufflage entre 6.6 et 9.5 g_eau / kg_air

Énergétiquement parlant, cette solution est intéressante car elle permet de réduire l’humidification, la déshumidification et la post-chauffe. En effet :

	Zone 1 : on diminue l’humidification en ne ramenant l’humidité de l’air extérieure qu’à la valeur de consigne inférieure de l’humidité d’ambiance
	Zone 2 : ces points-heures de l’air extérieur ne nécessite pas d’humidification
	Zone 3 : on diminue le refroidissement, la déshumidification et la post-chauffe en ne ramenant l’humidité de l’air qu’à la valeur de consigne supérieure de l’humidité d’ambiance.
	Zone 4 : ces points-heures de l’air extérieur ne nécessite pas de post-chauffe
	Zone 5 : on diminue l’humidification en ne ramenant l’humidité de l’air extérieure qu’à la valeur de consigne inférieure de l’humidité d’ambiance

Préchauffage et humidification de l’air : influence de la consigne d’humidité

1. Introduction

Il s’agit ici d’estimer la consommation de chauffage et d’humidification de l’air de la salle d’opération pendant les heures ouvrables (8h00-18h00) en fonction de la consigne d’humidité ambiante. Le choix des heures ouvrables se justifie par le fait qu’en période d’inoccupation on se soustrait au devoir de contrôler le taux d’humidité ambiant (il est plus lié à l’activité dans la zone à risque).

Soit un système de climatisation « tout air neuf » de salle d’opération où l’on prend en compte un certain nombre de données et d’hypothèses.

Données

une salle de taille normale de 150 m³ (50 m² au sol);
avec un taux de renouvellement de 30 (classe ISO 7), soit un débit de 4500 m³/h;
en Belgique, le RGPT impose une évacuation des gaz anesthésiants par une aspiration murale spécifique branchée directement au respirateur patient. Ce qui veut dire, qu’en gros, l’apport d’air neuf est lié à l’activité humaine et non à la dilution des polluants anesthésiques;
une température d’ambiance de 20° C;
le bloc opératoire travaille uniquement les jours ouvrables (5 jours/sem) et de 8h00 à 18h00;
les apports internes sont de l’ordre de 3 kW (personnes, luminaires, monitoring, …);
chacune des personnes présentes en salle d’opération apporte 80 g_eau / kg_air par heure;
le COP de la machine frigorifique utilisée dans l’hôpital est de 2.5;
l’humidification s’effectue par un préparteur vapeur électrique;
le prix du kWh électrique est de 16 c€;
le prix du kWh thermique est de 6,22 c€.

Hypothèses

on considère que la salle est au milieu du bloc opératoire et qu’elle est sans fenêtre. Vu que :
- On prévoit des sas d’entrée et de sortie et des portes commandées automatiquement.
- On renforce l’isolation des parois (panneau sandwich, par exemple).
- Les locaux directement adjacents sont à la même température que la salle.

par conséquent, les déperditions à travers des parois en hiver et les apports externes en été sont négligeables.

Sans vouloir faire de jaloux, on se base sur les données climatiques de Uccle pour une année type (sans tenir compte de la canicule par exemple ou d’un froid sibérien).

Les consommations électriques des ventilateurs sont équivalentes dans les deux cas; ce qui veut dire qu’elles n’interviennent pas dans la comparaison des bilans énergétiques.

Les apports internes sont constants.

Pour des opérations bien particulières, il est nécessaire de contrôler la température et le taux d’humidité.

Afin de mettre en évidence l’intérêt de laisser « flotter » l’humidité relative d’ambiance dans une fourchette acceptable, on se propose d’étudier deux cas distincts :

l’humidité est fixée à HR = 50% pour 20 °C de température ambiante; soit 7.3 g_eau / kg_air;

l’humidité peut varier dans une plage acceptable comme par exemple entre 6.6 et 9.5 g_eau / kg_air(ce qui correspond pour une température de 20°C d’ambiance à 45-65 % d’humidité relative).

2. Cas où la consigne d’humidité est fixée à 7.3 g_eau / kg_air

La méthode de détermination du bilan énergétique de chauffe est basée sur l’intégration des écarts d’enthalpie de chauffe pendant une année climatique type.

Dans ce cas, la plage des points heures climatiques étudiée est au-dessous de la valeur de 7.3 g_eau / kg_air. La plage au-dessus nécessite de, paradoxalement, déshumidifier l’air afin de pouvoir « ramener » le point heure extérieur à la bonne valeur de l’humidité.

Chaque point du diagramme de l’air humide représentant une heure pendant laquelle les conditions climatiques sont fixes et représentatives de la période de chauffe.

Chauffage de l’air

On calcule l’énergie totale annuelle nécessaire pour chauffer l’air en intégrant tous les écarts d’enthalpie; l’enthalpie de chauffe de chaque point se déduisant de la manière suivante :

Calculs

Chauffage de l’air pour une année type.

Le résultat du calcul donne :

Remarque.

Une autre façon de calculer l’énergie nécessaire au chauffage de l’air pour une année type est l’utilisation des degrés-heures d’une année climatique type.

Le réchauffage de l’air est fonction :

du débit d’air de ventilation traité q_v[m³/h],

de la capacité thermique volumique de l’air ρc = 0,34 [Wh/m³K],

de la somme des écarts entre la température extérieure et la température de l’ambiance, et cela pour toutes les heures de la saison de chauffe, ce qui est repris dans la notion de « degrés-heures » de ventilation D°H_vent.

D°H_vent= Σ heures _ventilationx (T°_ambiante– T°_extérieure)

Les besoins de chauffage sont alors exprimés par :

Besoins réchauffage air neuf =

q_vx ρc x D°H_vent / 1 000 [kWh/an]

Pour déterminer les Degrés-Heures de ventilation, sur base du climat à Uccle, on peut utiliser le programme de calcul suivant :

Calculs

Degrés-Heures de ventilation à Uccle et St-Hubert.

calcul

On détermine le nombre de Degrés-Heures de ventilation à Uccle, soit 18 765 D°H.

Besoins réchauffage air neuf = q_v x ρc x D°H_vent / 1 000

= 4 500 x 0,34 x 18 765 / 1 000

= 28 710[kWh/an]

Humidification de l’air

On calcule l’énergie totale annuelle nécessaire pour humidifier l’air en intégrant tous les écarts d’enthalpie; l’enthalpie d’humidification de chaque point se déduisant de la manière suivante :

Calculs

Humidification de l’air pour une année type.

Le résultat du calcul donne :

Remarque.

Une autre façon de calculer l’énergie nécessaire à l’humidification de l’air pour une année type est l’utilisation des grammes-heures d’une année climatique type.

Pour atteindre la valeur d’humidité HR de 50 % à 20 °C, il en résulte une consommation fonction :

de la chaleur de vaporisation de l’eau r (0,694 Wh/gramme) (= chaleur de changement d’état de l’eau pour passer de l’état liquide à l’état vapeur),

du débit d’air de ventilation traité q_v[en m³/h],

de la somme des écarts entre l’humidité extérieure et l’humidité de l’ambiance (exprimé en g_eau/kg_air), et cela pour toutes les heures de la saison de chauffe, ce qui est repris dans la notion de « Grammes-Heures » d’humidification GH_hum:

GH_hum = Σ Heures_{humidification}x (Hum_ambiante– Hum_extérieure )

La consommation nette est alors exprimée par :

Cons. nette humidification air neuf = q_vx r x GH_humx f / 1 000 [kWh/an]

où f est un facteur de correction qui adapte la consommation au nombre de jour par semaine que l’installation fonctionne. Par exemple : 5 jours / 7

Pour déterminer les Degrés-Heures d’humidification, il est possible de déterminer les Grammes-Heures qui conviennent à votre situation particulière en cliquant ici sur :

Calculs

Grammes-Heures d’humidification à Uccle et St-Hubert dans notre cas.

On détermine le nombre de grammes-heures d’humidification pour une consigne d’ambiance dans la zone contrôlée de 50 % à 20 °C, soit 5 488 (g_eau / kg_air) . heure/an.

La consommation nette d’humidification d’air neuf :

= q_vx r x GH_humx masse volumique x f / 1 000

= 4 500 x 0,694 x 5 488 x (5/7) / 1 000

= 12 242 [kWh/an].

Attention !

La différence de consommation entre les deux méthodes (15 106 – 12 242) est due au fait que la méthode des grammes-heures ne prend pas en compte les points-heures de l’année climatique dont la température dépasse 20 °C (basé sur l’hypothèse qu’on coupe l’humidification en été dans la plupart des installations). Dans le cas des salles d’opération, si l’activité le nécessite, il faudra humidifier même par temps chaud et sec.

Le réglage de l’humidificateur est en principe plus bas que le taux réel d’humification dans l’ambiance. Par exemple, il est possible qu’il soit réglé sur une pulsion d’air à 40% HR et que les apports en eau des occupants portent l’air à 50%. Ou encore, que la sonde placée dans la reprise d’air demande 50%, mais que l’humidificateur s’arrête à 40% parce que les occupants apportent 10%.

L’humidification de l’air pose problème dans la maîtrise de la biocontamination. En effet, plus le taux d’humidité est important plus le risque augmente. Donc il est nécessaire de se fixer comme valeur inférieure les 40 % imposés par le RGPT ou la réglementation wallonne. Il sera nécessaire de contenter la chèvre et le chou car dans les hôpitaux le taux d’humidité relative est assez bas en permanence et les plaintes fréquentes.

3. Cas où la consigne d’humidité est « flottante » entre 6.6 et 9.5 g_eau / kg_air

Dans ce cas, la plage des points heures climatiques étudiés

	Au-dessous de la valeur de 7.3 g_eau / kg_air , nécessite la préchauffe et l’humidification de chaque point heure;
	Comprise dans la fourchette 6.6-9.5g_eau / kg_air (45-65 % à 20 °C) , demande uniquement le chauffage de l’air. On voit tout de suite l’intérêt d’élargir la plage de contrôle de l’humidité afin de réduire la nécessité d’humidifier.

Chauffage de l’air

On calcule l’énergie totale annuelle nécessaire pour chauffer l’air dans les deux zones du graphe ci-dessus.

Calculs

Chauffage de l’air pour une année type.

Le résultat du calcul donne :

Humidification de l’air

On calcule l’énergie totale annuelle nécessaire pour humidifier l’air dans la zone 1 du graphe ci-dessus.
Le résultat du calcul donne :

4. Comparaison

Le bilan énergétique de chauffe et d’humidification dans une année type donne :

Besoin	Consigne d’humidité
Besoin	fixe	flottante (45-65 %) selon la NF S90-351	flottante (40-70 %) selon le RGPT
Besoin énergétique de chauffe et d’humidification (kWh/an)
Chauffage [kWh/an]	27 551	25 599	22 841
Humidification [kWh/an]	15 106	10 642	6 958
Chauffage [kWh/an]	0	3 930	6 708
Total [kWh/an]	42 657	40 171	36 507
Soit une économie sur l’année
		6 %	14 %

Il est évident que plus la plage flottante entre deux valeurs d’humidité est large, plus l’économie sera grande. Dans les zones non contrôlées telles que les zones de bureau, de consultation, … on essayera d’ouvrir la fourchette au maximum sachant qu’il faut respecter les règlementations en vigueur en Belgique.

Mais tout le débat se situe surtout au niveau de l’hygiène des zones contrôlées. La qualité de l’air augmente lorsque l’humidité ambiante diminue; ce qui signifie que l’on a intérêt à baisser le taux d’humidité le plus bas possible. Énergétiquement parlant, pour l’année type, fixer à 40 % le taux d’humidité ambiant, signifie que l’on va diminuer la consommation en réchauffe et humidification mais par contre on augmentera le poste énergétique de déshumidification.

Refroidissement et déshumidification de l’air : influence de la consigne d’humidité

1. Introduction

Il s’agit ici d’estimer la consommation de refroidissement et de déshumidification de l’air de la même salle d’opération. La configuration de la salle, les données et les hypothèses dans ce cas-ci sont les mêmes que celles prises pour la réchauffe et l’humidification de l’air.

Afin de mettre en évidence l’intérêt de laisser « flotter » l’humidité relative d’ambiance dans une fourchette acceptable, on se propose d’étudier les deux mêmes cas distincts, à savoir :

L’humidité est fixée à HR = 50 % pour 20 °C de température ambiante; soit 7.3 g_eau / kg_air.

L’humidité peut varier dans une plage acceptable comme par exemple entre 6.6 et 9.5 g_eau / kg_air(ce qui correspond pour une température de 20°C d’ambiance à 45-65 % d’humidité relative).

2. Cas où la consigne d’humidité est fixée à 7.3 g_eau / kg_air

La méthode de détermination du bilan énergétique de chauffe est basée sur l’intégration des écarts d’enthalpie de chauffe pendant une année climatique type.

Chaque point du diagramme de l’air humide ci-dessous représente une heure pendant laquelle les conditions climatiques sont fixes et représentatives de la période de chauffe.

Dans ce cas, la plage des points heures climatiques étudiés est au-dessus de la valeur de 7.3 g_eau / kg_air ou au-dessus de la consigne de température de pulsion de 18°C.
Dans la plage :

	Au-dessus de la consigne d’humidité ambiante et de la droite de refroidissement, la zone 3 nécessite du refroidissement, de la déshumidification, suivi, malheureusement, d’une post-chauffe;
	Entre la droite de refroidissement et la consigne d’humidité de 7.3 g_eau / kg_air , la petite zone 4 ne nécessite que du refroidissement et de la déshumidification;
	Au-dessous de la consigne d’humidité la zone 5 nécessite , paradoxalement, de refroidir et d’humidifier l’air afin de pouvoir « ramener » le point heure extérieur à la bonne valeur de l’humidité et de température.

**ajouter la droite de refroidissement

Refroidissement et déshumidification de l’air

On calcule l’énergie totale annuelle nécessaire pour refroidir et déshumidifier l’air en intégrant tous les écarts d’enthalpie; l’enthalpie de chauffe de chaque point se déduisant de la manière suivante :

Calculs

Refroidissement et déshumidification de l’air pour une année type.

Le résultat du calcul donne :

Soit sans la post-chauffe :

Besoins de refroidissement et de déshumidification

= 13 959 kWh/an

Remarques.

Une autre façon de calculer l’énergie nécessaire au refroidissement de l’air pour une année type est l’utilisation des degrés-heures de refroidissement d’une année climatique type.

Le refroidissement de l’air est fonction :

du débit d’air de ventilation traité q_v[m³/h];

de la capacité thermique volumique de l’air ρc = 0,34 [Wh/m³K];

de la somme des écarts entre la température extérieure et la température de l’ambiance, et cela pour toutes les heures de refroidissement, ce qui est repris dans la notion de « degrés-heures » de refroidissement D°H_refroid

D°H_refroid= Σ heures _ventilationx (T°_extérieure – T°_ambiante).

Les besoins de refroidissement sont alors exprimés par :

Besoins de refroidissement de l’air neuf =

q_vx ρc x D°H_ventx f / 1 000 [kWh/an]

où f est un facteur de correction qui adapte la consommation au nombre de jour par semaine que l’installation fonctionne.

Par exemple : 5 jours /semaine en moyenne.

Pour déterminer les Degrés-Heures de refroidissement, sur base du climat à Uccle, on peut utiliser le programme de calcul suivant :

Calculs

Degrés-Heures de refroidissement à Uccle.

On détermine le nombre de Degrés-Heures de refroidissement à Uccle, soit 2013 D°H.

Besoins réchauffage air neuf

= q_v x ρc x D°H_ventx f / 1 000

= 4 500 x 0,34 x 2 013 x 5/7 / 1 000

= 2 200 [kWh/an]

Pour atteindre la valeur d’humidité HR de 50 % (comme dans la norme NF S90-351), il en résulte une consommation en fonction :

de la chaleur de condensation de l’eau r (0,694 Wh/gramme) (= chaleur de changement d’état de l’eau pour passer de l’état liquide à l’état vapeur),

du débit d’air de ventilation traité q_v[en m³/h],

de la somme des écarts entre l’humidité extérieure et l’humidité de l’ambiance (exprimé en g_eau/kg_air), et cela pour toutes les heures de la saison de chauffe, ce qui est repris dans la notion de « Grammes-Heures » d’humidification GH_hum:

GH_hum = Σ Heures_{humidification}x (Hum_ambiante– Hum_extérieure )

La consommation nette est alors exprimée par :

Cons. nette de déshumidification de l’air neuf = q_vx r x GH_humx f / 1 000 [kWh/an]

où f est un facteur de correction qui adapte la consommation au nombre de jour par semaine que l’installation fonctionne. Par exemple : 5 jours / 7

Pour déterminer les Degrés-Heures de déshumidification, il est possible de déterminer les Grammes-Heures qui conviennent à votre situation particulière en cliquant ici sur :

Calculs

Grammes-Heures de déshumidification à Uccle dans notre cas.

On détermine le nombre de grammes-heures d’humidification pour une consigne d’ambiance dans la zone contrôlée de 50 %, soit 1 098 (g_eau / kg_air) . heure/an.

La consommation nette d’humidification d’air neuf :

= q_vx r x GH_humx masse volumique x f / 1 000

= 4 500 x 0,694 x 1 098 x (5/7) / 1 000

= 2 450 [kWh/an].

Le total net de refroidissement et de déshumidification

= 2 200 + 2 450

= 4 650 [kWh/an].

La nette différence dans le calcul des énergies mises en jeu pour refroidir et déshumidifier l’air extérieur en période chaude pour l’amener à une température de soufflage de 18 °C et 7.3 g_eau / kg_air :

par l’intégration des enthalpies dans le diagramme de l’air humide; soit 13 959 [kWh/an],

ou par l’approche sur base des degrés-heures et des grammes-heures; soit 4 650 [kWh/an],

est due au fait que dans le premier cas on dépense beaucoup d’énergie à ramener chaque point-heure de l’année climatique à des valeurs de température et d’humidité proches de celles rencontrées au niveau des ailettes de la batterie de refroidissement (on « tire » le point de E vers X engendrant un écart d’enthalpie plus grand que si on déshumidifie et refroidit de E vers S).

Post-chauffe de l’air

Comme vu ci-dessus, le refroidissement et la déshumidification de l’air entraînent le « tirage » du point heure climatique extérieur vers les basses températures (température de la batterie froide) et, par conséquent, vers la saturation. La température de l’air est à ce moment trop froide pour la souffler dans l’ambiance. La post-chauffe s’impose et dès lors le bilan énergétique devient mauvais.

On calcule l’énergie totale annuelle nécessaire pour post-chauffer l’air en intégrant tous les écarts d’enthalpie; l’enthalpie de post-chauffe de chaque point se déduisant de la manière suivante :

Le résultat du calcul donne :

Besoins de post-chauffe de l’air neuf

= 8 463 kWh/an

Refroidissement et humidification

Le cas très particulier de la zone 5 où, théoriquement, il est nécessaire de refroidir et d’humidifier l’air extérieur, reste marginal; et c’est tant mieux ! En effet :

Sur le plan énergétique, c’est mauvais; on maintient la rampe d’humidification en fonction alors, qu’en général, en été elle est coupée.

Sur le plan hygiénique, c’est aussi mauvais vu que le développement des germes s’amplifie lorsque le taux d’humidité augmente.

Dans la pratique, on n’est pas du tout sûr que la régulation de la rampe d’humidification puisse réagir par rapport à ce genre de conditions.

3. Cas où la consigne d’humidité est « flottante » entre 6.6 et 9.5 g_eau / kg_air

Dans la plage :

	Au-dessus de la consigne d’humidité ambiante et de la droite de refroidissement, la zone 3 nécessite du refroidissement, de la déshumidification, suivi d’une post-chauffe.
	Entre la droite de refroidissement et la consigne d’humidité de 7.3 g_eau / kg_air, la zone 4 ne nécessite que du refroidissement et de la déshumidification (cette zone s’est agrandie).
	La zone 5 nécessite, paradoxalement, de refroidir et d’humidifier l’air afin de pouvoir « ramener » le point heure extérieur à la bonne valeur de l’humidité et de température cette zone se réduit).

Refroidissement et déshumidification de l’air

Calculs

Refroidissement et déshumidification de l’air pour une année type. Toutes choses restant égales, on introduit les valeurs de l’humidité relative HR de consigne; soit HR compris entre 45 et 65 % (selon la NF S90-351).

Le résultat du calcul donne :

Besoins de refroidissement et de déshumidification

1 874 + 2107 + 123 = 4 104 [kWh/an]

Post-chauffe de l’air

Le résultat du calcul donne :

Besoins de post-chauffe de l’air neuf

= 621 kWh/an

4. Cas où la consigne d’humidité « flotte » entre 5.8 et 10.3 g_eau / kg_air

Calculs

Le résultat du calcul donne :

Besoins de refroidissement et de déshumidification

551 + 2 833 + 16 = 4 104 [kWh/an]

Besoins de post-chauffe = 217 [kWh/an]

Besoins d’humidification = 13 [kWh/an]

4. Comparaison

Le bilan énergétique de refroidissement et de déshumidification dans une année type donne :

Besoin	Consigne d’humidité
Besoin	fixe	flottante (45-65 %) selon la NF S90-351	flottante (40-70 %) selon le RGPT
Besoin énergétique de refroidissement et de déshumidification (kWh/an)
Refroidissement et déshumidification [kWh/an]	13 959	4 106	3 400
Post-chauffe [kWh/an]	8 463	621	217
Humidification [kWh/an]	334	91	13
Total [kWh/an]	22 756	4 818	3 630
Soit une économie sur l’année
		79 %	84 %

Tout comme pour le bilan de chauffe, et dans une proportion beaucoup plus importante, la présence d’une plage où l’humidité ambiante peut varier permet de réduire énormément les consommations.

Bilan du traitement en « tout air neuf » : influence de la consigne d’humidité

1. Bilan énergétique

Sur l’ensemble des zones décrites ci-dessus, c’est-à-dire pour une saison climatique type en période d’occupation, si on effectue la somme des consommations d’énergie en fonction des différents équipements présents dans une centrale de traitement de l’air en « en tout air neuf », on obtient :

Le résultat est repris dans le diagramme suivant sachant que les consommations liées aux batteries de préchauffe et de post-chauffe sont groupées (même source de production) :

Le bilan énergétique final par type d’énergie donne :

On peut en déduire que l’élargissement de la fourchette de variation de l’humidité relative entraîne :

(+)

une diminution de la consommation en énergie :

totale de l’ordre de 33 à 40 % selon le cas;
individuelle sur la batterie froide, la batterie de post-chauffe et l’humidificateur.

(-)

Une légère augmentation de la consommation en énergie de la batterie de préchauffe quand la limite supérieure de la fourchette humidité augmente.

1. Bilan économique

Pour établir le bilan économique du traitement de l’air d’une salle d’opération pour une saison climatique type en période d’occupation , il est nécessaire de connaître les coûts de production d’eau glacée, d’eau chaude et de l’humidification (dans ce cas la vapeur à partir d’un générateur électrique).

Évaluer

Pour évaluer les coûts liés aux différentes productions.

Batterie froide

Coût = consommation froid / COP du groupe de froid x coût du kWh électrique

avec un COP de 2.5 et un prix de kWh électrique de 0.16 €

Batterie chaude

Coût = consommation chaud / rendement de l’installation de chauffage x coût du kWh thermique

avec un rendement de 0.8 et un prix de kWh thermique de 6.22 c€

Humidificateur

Coût = consommation humidification x coût du kWh thermique

un prix de kWh électrique de 0.16 €

Le bilan économique final par type d’équipement donne :

3. Conclusions

En période chaude, on observe, lorsque la plage de variation de l’humidité d’ambiance est restreinte, qu’il y a destruction de l’énergie puisque l’on est obligé de « trop refroidir » et ensuite de post-chauffer. Économiquement parlant on voit que l’on paye deux fois pour pouvoir contrôler le taux d’humidité dans la salle d’opération. Il est donc nécessaire, pour autant qu’il n’y est pas de contrainte stricte de maintient d’une consigne d’humidité fixe, de laisser varier l’humidité d’ambiance dans une fourchette la plus large possible :

une limite haute de la consigne d’humidité afin de réduire la déshumidification;
une limite basse de la consigne d’humidité pour réduire l’humidification.

Comme on le voit dans l’analyse des bilans énergétiques et économiques, le système de traitement de l’air en « tout air neuf » est très énergivore même si on contrôle l’humidification et la déshumidification. Il s’aggrave si on fait l’exercice du bilan général pour l’ensemble des périodes qu’elles soient d’occupation ou d’inoccupation.

Posted By : 25 Sep, 2007

Identifier une surchauffe liée aux corps de chauffe

Corps de chauffe très peu inertes

Les ventilo-convecteurs très peu inertes chauffent l’ambiance uniquement par convection.

Chaque demande de chauffage (généralement commandée par un thermostat d’ambiance) entraîne une montée en température très rapide de l’air ambiant. Inversement, la chute de la température sera rapide dès la commande d’arrêt du thermostat.

Cette situation conduit à des fluctuations de température (alternance de périodes fort chaudes et fort froides) qui sont d’autant plus importantes que :

la puissance de l’émetteur est surdimensionnée par rapport aux besoins réels (puissance à vérifier donc),
le différentiel du thermostat (différence de température commandant l’enclenchement et le déclenchement de l’appareil) est grand.

Evolution dans le temps de la température intérieure en fonction du différentiel de température du thermostat et du degré de surdimensionnement des émetteurs.

Une première amélioration peut ainsi consister en la diminution de la vitesse du ventilateur, ce qui aura pour effet de diminuer la puissance émise.

Corps de chauffe très inertes

Les émetteurs très inertes, c’est-à-dire comportant une masse chaude très importante (dalle pour le chauffage par le sol, grand volume d’eau et fonte pour certains radiateurs) ne peuvent diminuer suffisamment rapidement leur puissance d’émission lorsque des apports gratuits importants apparaissent (ensoleillement, occupants).

Exemple : le chauffage par le sol.

La chaleur y est véhiculée par de l’eau à une température de 40 à 50°C. Par la circulation de cette eau, c’est l’entièreté de la masse du sol (dalle de béton, carrelage) qui est portée à température et qui rayonne sa chaleur vers l’ambiance, avec une température moyenne de surface de l’ordre de 24° C.

Lorsque le soleil apparaît dans le local, il est impossible de refroidir immédiatement cette masse. La température dans le local va donc augmenter. Heureusement, l’émission de chaleur se réduit lorsque la température de l’air ambiant se rapproche de la température de surface du sol. Cependant la masse du sol étant déjà chaude, sa capacité d’absorber une partie du rayonnement solaire incident est fortement amoindrie. L’impact direct du soleil sur la température ambiante en sera donc plus important.

C’est pourquoi, le chauffage par le sol est déconseillé dans des locaux soumis à des apports de chaleur gratuits importants.

Le surdimensionnement des corps de chauffe

Exemple.

les radiateurs d’un bâtiment ont été dimensionnés suivant la méthode erronée des cubages. Lorsque le confort est atteint dans les locaux en bout d’aile ayant deux ou trois murs extérieurs, les locaux centraux ayant une paroi extérieure seront surchauffés.

De même, un changement de répartition des locaux, par déplacement des cloisons, peut entraîner une surpuissance de chauffage dans certains et un manque de puissance dans d’autres.

Évaluer

Cette problématique peut aussi être à la base d’un manque de chaleur dans les locaux comportant plus de parois extérieures.

Pour estimer le surdimensionnement ou le sous-dimensionnement d’un émetteur, cliquez ici !

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer la couleur des parois

Il faut donc examiner la teinte des murs et leur état de propreté.

Exemple
Niveaux d’éclairement atteints dans un bureau de 5 x 6 x 3 m, équipé de 6 luminaires directs comprenant chacun un tube fluorescent de 58 W (rendement lumineux du luminaire = 68 %, angle de défilement = 60°).

Couleur des parois		Éclairement moyen en lux	Puissance spécifique (avec ballast électronique) en W/m²/100 lux
Murs	Plafond	Éclairement moyen en lux
Papier peint très clair ρ = 0,70	Plafonnage propreρ = 0,70	608	1,99
Papier peint très clair ρ = 0,70	Plafonnage usagéρ = 0,40	587	2,07
Papier peint foncéρ = 0,20	Plafonnage propreρ = 0,70	500	2,42

Dans ce cas, des revêtements clairs permettent donc d’augmenter le niveau d’éclairement de près de 20 %.

Dans le cas d’un éclairage indirect dirigé vers le plafond, la couleur de ce dernier aura une importance primordiale. Il doit absolument être de couleur claire.

Données	Pour connaitre les valeurs courantes et recommandées pour les différentes parois d’une pièce.
Concevoir	Choix de la couleur des parois et des plans de travail.

Posted By : 25 Sep, 2007

Identifier une surchauffe liée à la distribution

Déséquilibre hydraulique

La conséquence d’un déséquilibre hydraulique est d’abord un manque de chaleur dans un local ou une zone du bâtiment.

Évaluer

Pour diagnostiquer un déséquilibre hydraulique, cliquez ici !

C’est la façon dont la plupart des gestionnaires de bâtiment corrigent le problème qui sera source de surchauffe et de surconsommation dans les autres locaux.

En effet, pour compenser le manque de chaleur dans le ou les locaux défavorisés, la tendance est d’augmenter la consigne de température d’eau ou la consigne du thermostat d’ambiance.

Pour éviter ce problème, il faut égaler la résistance hydraulique de chaque circuit, en « freinant » l’eau dans les circuits les plus favorisés. On parle alors d’équilibrage de l’installation.

Améliorer

Équilibrer l’installation.

Non-isolation des tuyauteries

En principe, lorsque des conduites non isolées traversent un local chauffé, on peut considérer que leurs déperditions ne sont pas des pertes, puisqu’elles participent au chauffage des locaux. Cependant parfois, ces pertes deviennent tellement importantes qu’elles conduisent à des surchauffes et donc à une surconsommation.

Exemple.

École dont les classes sont parcourues par d’importantes conduites de chauffage. L’absence d’isolation sur les conduites combinée à l’absence de vanne thermostatique sur les radiateurs entraîne une la surchauffe importante dans chaque classe.

Le bilan thermique d’une classe montre l’ampleur des pertes des conduites par rapport aux autres apports de chaleur.

Le bilan de cette même classe lorsque l’on place des vannes thermostatiques sur le radiateur, que l’on isole les conduites et que l’on place des protections solaires.

Évaluer

Pour évaluer les pertes par les tuyauteries, cliquez ici !

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer la consommation de la ventilation

Répartition des coûts d’une ventilation

Les consommations liées à la ventilation hygiénique proviennent:

de la consommation électrique du (des) ventilateur(s) éventuel(s),
du chauffage de l’air neuf qui est porté à la température ambiante avant d’être évacué chaud vers l’extérieur.

Ordres de puissances

Puissance liée à l’apport d’1 [m³/h] d’air neuf en [W/(m³/h)]
	de	à
Puissance de chauffage	Pmax :		en fonction de la région, de la qualité de la production de chaleur, de la température intérieure de consigne et des apports de chaleur gratuits.
	9,4	15,6
	Pmoy :
	3,8	9,6
Puissance du ventilateur	0,2	1,1	en fonction de la qualité du ventilateur, des pertes de charge du réseau de distribution. Dans le cas d’une ventilation double flux, le coût des ventilateurs est plus important. Dans le cas d’une ventilation purement naturelle, elle est évidemment nulle.

Exemple.

Un système de ventilation fonctionne pendant 10 heures par jour et 250 jours par an, soit 2 500 heures par an, dont 1 700 en période de chauffe. Sa consommation énergétique pour 1 [m³/h] se situe dans les fourchettes suivantes :

Consommation	de …	à …
Chauffage	3,8 x 1 700 = 6,5 [kWh/an]	9,6 x 1 700 = 16,3 [kWh/an]
Ventilateurs	0,2 x 2 500 = 0,5 [kWh/an]	1,1 x 2 500 = 2,8 [kWh/an]
Totale	7 [kWh/an]	19,1 [kWh/an]

Le coût lié à cette consommation est donné en multipliant ces valeurs par un coût du kWh électrique et un coût du kWh thermique.

La puissance du ventilateur équivaut à la puissance nécessaire au transport de l’air plus les pertes au niveau du moteur, de la transmission et du ventilateur lui-même. Si ces trois éléments se trouvent dans le flux d’air pulsé, ce qui est fréquent dans les monoblocs de ventilation, on peut considérer que la totalité de la puissance absorbée pour transporter l’air se retrouve sous forme de chaleur dans l’air (la consommation d’un ventilateur d’extraction est perdue).

On estime ainsi que la température de l’air pulsé augmente de 1 à 1,5 [°C], à cause du ventilateur.

La consommation d’un ventilateur de pulsion ne doit donc pas être considérée comme une consommation complémentaire pour peu que l’on doive chauffer le bâtiment. En dehors des périodes de chauffe et a fortiori si on doit refroidir l’air, cette consommation est une perte.

À titre d’exemple, dans une année type moyenne, la température extérieure diurne est inférieure à 18,5 [°C] (= 20 [°C] – 1,5 [°C]) pendant 3 123 heures, période pendant laquelle les apports calorifiques du ventilateur sont utiles au chauffage de l’air neuf.

Il faut cependant noter que les apports calorifiques du ventilateur de pulsion doivent être considérés comme du chauffage électrique, mode de chauffage nettement plus onéreux et nécessitant une consommation d’énergie primaire plus importante que le chauffage par combustible. À ce titre, la consommation des ventilateurs de pulsion reste un poste important à gérer, même durant la saison de chauffe du bâtiment.

Consommation de combustible

Que l’air soit préchauffé avant son introduction dans le bâtiment (batterie de chauffage dans les gaines de pulsion) ou ne le soit pas (chauffage de l’air par mélange avec l’air ambiant), la consommation liée au chauffage de l’air neuf s’estime par la formule :

Cons_ch= 0,34 x q_vx ΔT_moyx h / η_ch

Où :

Cons_ch = consommation énergétique pour le chauffage de l’air neuf [Wh/an]
0,34 = capacité calorifique de l’air [Wh/m³.K]
q_v = débit d’air neuf [m³/h]
ΔT_moy = différence entre la température de consigne de l’ambiance et la température extérieure moyenne [°C]
h = nombre d’heures de fonctionnement annuel [h/an]
η_ch = rendement moyen saisonnier de l’installation de chauffage

Exemple.

Dans un bâtiment situé à Namur, un système de ventilation a un débit (q_v) d’air neuf de 3 000 [m³/h].

Il fonctionne durant une période (t) de 10 heures par jour et 250 jours par an, soit 2 500 heures par an, parmi ces heures, seulement 1 700 heures se situent durant la saison de chauffe (du 15 septembre au 15 mai).

La température extérieure moyenne diurne durant la saison de chauffe est de 8,5°C, tandis que la température de consigne des locaux est de 20°C.

Le rendement global de l’installation de chauffage par radiateurs (η_ch) est estimé à 0,7.

La consommation de chauffage de l’air neuf (Cons_él) s’élève à :

Cons_él= 0,34 x 3 000 x (20 – 8,5) x 1 700 / 0,7 =
28 487 143 [Wh/an] ou 28 487 [kWh/an]

Consommation d’électricité

Dans les systèmes de ventilation mécanique (simple ou double flux), la consommation électrique du (des) ventilateur(s) s’estime par :

Cons_él = (q_v/ 3 600) x Δp x t / η_vent

où,

Cons_él = consommation énergétique du transport de l’air [Wh/an]
q_v = débit d’air neuf [m³/h]
3 600 = 3 600 secondes par heure [s/h]
Δp = perte de charge (pulsion + extraction) [pa]
t = durée de fonctionnement [h/an]
η_vent= rendement total du système de ventilation (moyenne entre pulsion et extraction).

Exemple.

Un système de ventilation double flux a un débit (q_v) de 3 000 [m³/h], soit 3 000 / 3 600 = 0,833 [m³/s].

Il fonctionne durant une période (t) de 10 heures par jour et 250 jours par an, soit 2 500 heures par an.

La perte de charge (Δp) du réseau de distribution s’élève à 1 500 Pa (1 000 Pa pour le réseau de pulsion et 500 PA pour le réseau d’extraction).

Le rendement global des ventilateurs (η_vent) est de 0,65.

La consommation énergétique des ventilateurs (Cons_él) s’élève à :

Cons_él= 0,833 x 1 500 x 2 500 / 0,65 =
4 807 692 [Wh/an] ou 4 807 [kWh/an]

Attention, toute cette consommation ne doit pas toujours être considérée comme une perte car une partie de celle-ci est récupérée sous forme de chaleur par l’air neuf.

Paramètres de variation

Par rapport à cette situation, comment varient les consommations ?

En fonction du débit ?
La puissance des ventilateurs varie comme le cube du débit et les coûts de chauffage sont proportionnels : pour une augmentation 10 % du débit par rapport à la situation de l’exemple, on obtient une surconsommation totale de 11 % et un surcoût de 20 %.
En fonction du rendement du système de ventilation ?
Pour une diminution de 10 % du rendement du système de ventilation, on obtient une surconsommation totale de 1 % et un surcoût de 5 %.
En fonction du temps de fonctionnement ?
Pour une augmentation de 10 % des temps de fonctionnement journaliers, on obtient une surconsommation totale de 10 % et un surcoût de 10 %.

Au vu de ces ordres de grandeur, on peut établir un ordre d’action sur une installation de ventilation existante

Adapter les débits d’air aux besoins pour limiter les frais de chauffage.
Améliorer l’efficacité énergétique des équipements pour fournir les débits demandés avec une consommation minimum.

Calculs

Pour évaluer la consommation de votre propre installation.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer les risques d’éblouissement

Les risques d’éblouissement

Selon la tâche effectuée, certains types d’éblouissement peuvent apparaitre plus gênants que d’autres.

Dans les bureaux et les classes

Les occupants, à leur place de travail, sont peuvent être gênés par une trop grande « brillance » des luminaires. Cette sensation est caractérisée par la « luminance » des luminaires.

Éblouissement direct

Une personne assise à son poste de travail ou un élève assis à son banc ne doit pas ressentir, dans son champ de vision, un trop grand contraste éblouissant émanant du luminaire.

Les risques d’éblouissement apparaissent généralement pour les luminaires les plus éloignés du plan de travail. Les luminaires se trouvant proches de la verticale par rapport au plan de travail ( ϒ >< 45°) ne poseront pas de problème d’éblouissement. Cette dernière situation est presque toujours rencontrée dans les bureaux individuels standards.

Les problèmes d’éblouissement sont plutôt rencontrés dans les locaux de grandes tailles tels que les bureaux paysagés. Ainsi, l’éblouissement perturbe davantage les élèves du fond de la classe que ceux du premier rang. En effet, un élève du fond de la classe, lorsqu’il regarde vers le tableau, aura dans son champ de vision plusieurs rangées de luminaires.
Certains luminaires sont propices à provoquer des éblouissements (les tubes nus constituent évidemment le pire des cas).

Éblouissement indirect

La même personne assise à son même poste de travail équipé d’un écran de visualisation risque de subir des éblouissements par réflexion indirecte dans l’écran. La norme EN 12464-1 recommande pour cela de limiter la luminance des luminaires.

Dans les salles de sport

Dans une salle omnisports, les joueurs regardent vers le haut pour suivre les balles en hauteur, la gymnastique peut se faire sur le dos. Les sportifs ont alors une vue directe des lampes par le bas. Il est dès lors très difficile d’empêcher l’éblouissement par la vue des sources lumineuses. Le risque principal est donc « l’éblouissement direct invalidant ».

« L’éblouissement direct d’inconfort » est moins important dans les salles de sport que dans les classes ou les bureaux. En effet, dans ces derniers, l’éblouissement est aggravé par une position et une direction du regard relativement fixes. Sur les terrains de sport, par contre, l’axe de vision d’un sportif est constamment changeant.

Dans les ateliers

Pour ce type de tâche, le risque d’éblouissement principal réside dans :

l’éblouissement direct vu que les ateliers sont souvent des espaces ouverts et que le travailleur risque d’être ébloui par les luminaires les plus éloignés ;

l’éblouissement indirect de par la présence de pièces métalliques brillantes.

Un autre phénomène assez pernicieux est l’effet stroboscopique qui se manifeste lorsque des pièces en rotation sont soumises à un éclairage à courant alternatif. Sans rentrer dans les détails, la résultante de cet effet est que le travailleur risque de croire que la pièce tournante est à l’arrêt (comme dans les bons vieux westerns, on a l’impression que les roues des chariots des cowboys tournent à l’envers ou ne tournent pas du tout).

Dans les hôpitaux

Ni les patients, ni le corps médical ne peuvent être gênés par une trop grande « brillance » des luminaires.

Le problème de l’éblouissement qu’il soit d’origine directe ou indirecte est plus délicat à traiter dans les hôpitaux à cause des multiples directions du regard que l’on peut rencontrer :

Les patients couchés, regardant en général vers le plafond. Ce sera souvent le cas, dans les couloirs où les patients sont véhiculés dans leur lit ou encore dans les chambres.

Le corps médical examinant le patient, regardant un écran de contrôle,…

A priori, jamais une personne couchée ne devrait apercevoir directement

une lampe,
le ciel clair,
un contraste trop important entre un point lumineux et le plafond.

Les risques de gêne augmentent donc si des luminaires directs sont disposés dans l’axe d’un lit. Ceci condamne souvent l’éclairage direct dans les zones où des lits sont véhiculés ou stationnés.

Il faut aussi éviter de placer les lits face à une fenêtre.

Pour le personnel, les risques d’éblouissement direct sont plus réduits. Reprenons ici quelques principes :

Une personne à son poste de travail ne doit pas ressentir, dans son champ de vision, un trop grand contraste éblouissant émanant du luminaire.

Les risques d’éblouissement apparaissent pour les luminaires situés dans un angle vision de 45° par rapport à l’axe du regard (voir plus haut : cas des bureaux).

Les situations à éviter

Pour diminuer les risques il faudra veiller :

> À la position et l’orientation des luminaires

par rapport aux tâches à effectuer. Par exemple, pour un hall de sport, un luminaire pour lampes à décharge placé de manière inclinée aux extrémités d’un terrain dans l’axe longitudinal de celui-ci provoquera de l’éblouissement.

> Aux matériaux employés

Des luminaires sur un plafond sombre peuvent renforcer l’éblouissement. De même, un revêtement de sol trop brillant ou trop clair peut être source d’éblouissement. Par contre des couleurs trop foncées donnent une impression psychologique désagréable.

> À la position et/ou la protection des baies

L’éblouissement pourra aussi être provoqué par des baies vitrées placées dans l’axe longitudinal d’une surface d’évolution, surtout si les vitres sont claires, non occultées et orientées au soleil. Un ciel vu à travers un lanterneau peut également provoquer de l’éblouissement.

> Au type de luminaire employé

Certains types de luminaires sont plus propices à provoquer des éblouissements :

Pour les locaux « hauts »

Les luminaires avec lampes à décharge ont une luminance très élevée. Les lampes à décharge présentent une luminance au moins 15 à 20 fois plus élevée que les tubes fluorescents.

Ces luminaires sont fort éblouissants s’ils sont utilisés pour des hauteurs inférieures à 7 m.

Les lampes halogènes pour projecteurs peuvent avoir une luminance environ 7 à 90 fois plus élevée que celle des tubes fluorescents classiques. Ils risquent donc d’être très gênants pour les sportifs de jeux de balles, surtout s’ils sont inclinés dans l’axe longitudinal d’un des terrains de la salle omnisports.

Dans les locaux « bas »

Les tubes nus (vision directe de la lampe) ou les luminaires à diffuseur opalin ne contrôlent pas la diffusion de lumière. Ils sont donc éblouissants et peuvent être très gênants pour des usages de type bureaux.

Avec les luminaires équipés d’un diffuseur opalin de type lumière douce, le flux lumineux est diffusé de manière uniforme ce qui réduit le risque d’éblouissement direct. Dans la figure ci-contre, l’éblouissement indirect du plafond provient de la réflexion de la lumière naturelle au travers des baies vitrées sur le plafond.

Les luminaires équipés de ventelles (planes ou profilées) présentent, quant à eux, peu de risque d’éblouissement. On voit ici des luminaires avec ventelles paraboliques en aluminium, ce sont les luminaires dits « basse luminance ».

Les luminaires à tubes LED peuvent devenir des sources d’éblouissement non négligeables sachant qu’un tube LED est constitué d’une multitude de lampes LED ponctuelles de grande luminance.

Comment évaluer sa situation ?

Idéalement, avec un luminancemètre

La gêne causée par l’éblouissement direct ou indirect peut être mesurée à l’aide d’un luminancemètre. Ces mesures sont alors comparées aux valeurs de référence de la norme EN 12464-1. Un luminancemètre est cependant très cher et les mesures, difficiles à effectuer, ne peuvent être convenablement exécutées que par des spécialistes.

Deux valeurs de la norme sont à prendre en considération :

La luminance en fonction des angles de défilement.

La valeur du facteur UGR (taux d’éblouissement unifié) qui prend en compte l’éblouissement associé à la présence de plusieurs luminaires dans un local (valeur d’UGR comprise entre 10 et 30) n’est pas non plus facile à déterminer. On fera soit de nouveau appel à un professionnel soit il y a possibilité de calculer cette valeur dans le logiciel Dialux (standard en matière d’éclairage) mais c’est par pur sport.

Posted By : 25 Sep, 2007

Identifier une surchauffe liée à la régulation

Absence de régulation en fonction des apports gratuits

Absence de vannes thermostatiques

Il est fréquent de rencontrer un ou plusieurs locaux situés sur le circuit distribution commun au bâtiment et qui présente des surchauffes dès :

l’apparition du soleil,
que plusieurs personnes se réunissent,
…

En gros, dès que des apports de chaleur gratuits viennent en supplément de l’installation de chauffage.

Pour profiter de ceux-ci et limiter les surchauffes, il faut que l’émission de chaleur locale puisse se réduire automatiquement. Pour cela la solution la plus simple est le placement de vannes thermostatiques, puisque celles-ci ont pour mission de réduire le débit du radiateur et de maintenir une température constante dans le local.

Radiateur ensoleillé sans vanne thermostatique.

Améliorer

Placer des vannes thermostatiques

Cette solution est souvent directement rejetée dans certaines institutions, principalement pour des raisons de résistance mécanique. Et pourtant des solutions existent, qui s’adaptent à ces situations.

Attention, cependant la présence de vannes thermostatiques ne permet pas d' »innocenter » la régulation locale dans les problèmes de surchauffe. Encore faut-il que ces vannes soient correctement utilisées (pour les vannes à réglage accessible) par les occupants.

Pour cela, il faut que ceux-ci soient informés du rôle et du fonctionnement des vannes.

Gérer

Pour télécharger des affiches de sensibilisation des occupants à l’utilisation des vannes thermostatiques, cliquez ici !

Exemple.

Les occupants ayant une sensation de manque de chaleur ont tendance à placer la consigne de la vanne sur 5.

Vanne thermostatique complètement ouverte.

La vanne sera ainsi maintenue en permanence en position ouverte. En gros, elle est devenue inutile.

Le bon comportement est d’augmenter légèrement la consigne pour que celle-ci corresponde aux besoins. Si ceux-ci ne sont jamais satisfaits, il faudra chercher la cause ailleurs.

Vanne thermostatique réglée sur une position plus ou moins correcte.

Absence de circuits propres avec leur sonde extérieure

Distribution du chauffage répartie par façade avec sonde extérieure propre.

Sonde extérieure et sonde d’ensoleillement.

Améliorer

Placer des vannes thermostatiques, placer une sonde d’ensoleillement.

Mauvais réglage des courbes de chauffe

Courbe de chauffe. Par exemple, quand la température extérieure est de 3°C, la température de l’eau de chauffage est réglée à 70°C.

Un mauvais réglage des différentes courbes, c’est-à-dire une température d’eau trop élevée, provoquera une surchauffe dans certaines zones du bâtiment.

A priori, si la cause de l’inconfort est une température d’eau trop élevée, la surchauffe se fera ressentir dans une bonne partie des locaux desservis par le circuit incriminé.

En principe, chaque bâtiment (ou zone de bâtiment) a une courbe de chauffe qui lui correspond (fonction de son degré d’isolation, de sa température de consigne et du surdimensionnement de ses corps de chauffe). C’est pourquoi, il est impossible à un chauffagiste ne vivant pas dans le bâtiment de régler la bonne courbe. C’est aussi pourquoi il est impossible de dire ici quelle doit être la bonne température de l’eau. Tout au plus, peut-on comparer la courbe réelle à une courbe standard avec laquelle la température de l’eau équivaut à environ :

80°C lorsque la température extérieure est de – 10°C (température minimum de dimensionnement),
20°C lorsque la température extérieure est de 20°C (il n’y a plus de besoin de chauffage et donc plus de puissance à fournir).

Améliorer

Régler une courbe de chauffe.

Attention cependant, le principe de la régulation centralisée est qu’elle fournit les mêmes conditions de fonctionnement à tous les locaux raccordés sur un même circuit. Elle ne donnera donc satisfaction à tout le monde que si tous ces locaux ont des besoins semblables : même orientation, mêmes apports internes, même degré de surdimensionnement des émetteurs. Si ce n’est pas le cas, la tendance sera d’augmenter la température de l’eau de manière à satisfaire les plus défavorisés. Il en résultera des surchauffes pour les autres et le plus souvent une régulation de leur température ambiante par ouverture des fenêtres. Parfois donc, la seule régulation de la température d’eau distribuée à partir d’une sonde extérieure n’est pas suffisante. Il faudra lui adjoindre une régulation locale complémentaire (vannes thermostatiques).

N’oublions pas, en outre, qu’une sonde extérieure peut être défectueuse !

Mauvais fonctionnement des sondes intérieures

Emplacement des thermostats d’ambiance

Les mesures prises par un thermostat d’ambiance doivent être représentatives de la zone qu’il doit réguler

Il ne doit pas être caché (derrière une armoire, une affiche, …). Si c’est le cas, cela conduira soit à des surchauffes et une surconsommation (thermostat situé dans une zone moins influencée par les sources de chaleur), soit à un manque de chaleur (thermostat situé dans une zone directement influencée par les sources de chaleur).
Il doit être situé dans un local représentatif des besoins des autres locaux situés sur le même circuit. S’il est dans un local bénéficiant de moins d’apports de chaleur (peu d’occupants, pas d’ordinateurs, pas d’ensoleillement, …), il fournira trop de chaleur aux autres locaux, y créant un inconfort. Cela doit être compensé par des vannes thermostatiques dans les autres locaux.

Sonde d’ambiance derrière un porte-manteau.

Incompatibilité entre thermostat d’ambiance et vannes thermostatiques

Le local abritant un thermostat d’ambiance ne peut jamais comporter de vanne thermostatique.

En effet, si la consigne du thermostat d’ambiance est plus élevée que la consigne des vannes, le thermostat ne sera jamais satisfait puisque les vannes thermostatiques se fermeront avant.

Dans le cas d’une installation dans laquelle le thermostat agit directement sur le brûleur, cette demande entraînera le fonctionnement permanent du brûleur jusqu’à ce que la température de la chaudière atteigne sa limite haute. En résumé, la chaudière fonctionnera en permanence à haute température, ce qui est énergétiquement moins efficace.

Si le thermostat agit sur une vanne mélangeuse, celle-ci restera en permanence en position ouverte, alimentant les circuits à température maximale.

Dans les deux cas, il peut en résulter une surconsommation et des surchauffes dans les autres locaux.

À l’inverse, si la consigne du thermostat est plus basse que la température de consigne des vannes thermostatiques, ces dernières resteront en permanence ouvertes en grand et deviennent donc inutiles.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’état de la membrane d’étanchéité

Quelle est la durée de vie normale des membranes d’étanchéité ?

La durée de vie d’une membrane dépend de nombreux facteurs, et notamment :

de sa nature,
de son épaisseur,
de ses armatures,
de la rigidité de son support,
de la façon dont elle est protégée des agents extérieurs,
de la conception et de la réalisation correcte du complexe isolant-étanchéité,
de la façon dont elle est entretenue,
et du site où elle se trouve.

Toutes les étanchéités sont garanties 10 ans.
Dans de bonnes conditions, la durée de vie des membranes actuelles dépassera largement les dix ans.
Des tests réalisés sur des étanchéités anciennes montrent que la longévité de certaines membranes est de toute évidence supérieure à 20 ans.
C’est donc une analyse visuelle qui sera déterminante dans l’évaluation de la vétusté de la membrane.
En cas de doute, des prélèvements suivis de tests peuvent être effectués par des bureaux d’expertise spécialisés.

Quels sont les indices de vétusté ou d’altération d’une membrane d’étanchéité ?

L’eau stagnante

L’eau de pluie stagne sur la toiture.

Les stagnations d’eau sur une toiture présentent différents inconvénients

Des fuites éventuelles peuvent entraîner de graves infiltrations d’eau.

Le gel engendre une sollicitation mécanique.

Les fuites sont plus difficiles à réparer aux endroits humides.

Dans le cas de structures porteuses légères, le poids supplémentaire entraîne des déformations importantes et des contraintes anormales sur la structure.

Les saletés se concentrent, provoquent des nuisances et attaquent la couche de protection.

Les blessures

Ce genre d’altération est généralement provoqué par une agression mécanique extérieure :

La circulation intempestive

La pose de matériaux, d’échafaudage ou d’outils, durant des travaux

La trace d’un pied d’étançon posé sans précaution sur la toiture.

La pose de charges ponctuelles permanentes

Une antenne.

L’isolant est-il capable de supporter la charge permanente ?
Ne faut-il pas agrandir la surface de contact entre le socle et la toiture ?

La grêle

Les effets de la grêle.

Les membranes minces sont plus sujettes aux dégâts causés par des agressions mécaniques (membranes monocouches synthétiques ou bitumineuses).
L’isolant peut également se déformer sous l’effet des charges et provoquer des contraintes de traction dans la membrane d’étanchéité.
Ces agressions sont d’autant plus redoutables que la membrane est rendue fragile par vétusté.
Dans le cas d’une toiture chaude, la perforation de la membrane entraîne immédiatement la pénétration de l’eau dans la couche isolante. Si cette couche est inondable, l’eau va imprégner totalement l’isolant, entraînant une surcharge importante et l’inefficacité de l’isolation. Une fois imprégné, l’isolant ne peut plus sécher et doit être enlevé.
Les dégâts provoqués par la perforation de l’étanchéité d’une toiture chaude sont moindres lorsque l’isolant a été compartimenté ou lorsque l’isolant utilisé est le verre cellulaire (toiture compacte).

Concevoir

Pour savoir comment compartimenter l’isolant.

Les déchirures

Les déchirures sont généralement dues à des tractions excessives dans le plan de la membrane. Ces tensions peuvent provenir d’un retrait du matériau, d’une instabilité thermique du support, une mauvaise réalisation des joints de mouvement.

Déchirures de la membrane.

La végétation

Trois types de développement végétaux peuvent se retrouver sur une toiture plate : les plantes, les algues et les mousses.
Les plantes sont de loin les plus agressives. Les graines amenées par le vent sur l’isolant avant la pose de l’étanchéité, peuvent y trouver, dans certains cas, suffisamment d’humidité pour se développer et perforer la membrane à la recherche de la lumière.

Les graines ont germé et les plantes ont percé la membrane d’étanchéité.

D’autre part, certaines plantes développées au-dessus de la membrane, dans le lestage (gravier, sable, dalles,…) ou dans les dépôts sur une toiture mal entretenue, peuvent en cas de sécheresse au-dessus de la membrane, perforer celle-ci pour aller pomper de l’eau de condensation présente dans l’isolant.

Ces plantes doivent être enlevées et la membrane doit être vérifiée.

Dans le cas des toitures jardins, les membranes sont protégées des racines et les plantes sont choisies en fonction de la faible agressivité de leurs racines vis-à-vis des membranes.

Les toitures-jardins doivent être correctement réalisées.

Les mousses se développent généralement au-dessus de la membrane dans la poussière déposée sur la membrane ou le lestage. Pour se développer, elles n’ont besoin que d’humidité et ne possèdent pas de racines.
Elles ne pénètrent donc pas dans la membrane et ne sont pas agressives sauf en ce qui concerne le maintien de la membrane dans un milieu humide acide.

Des mousses.

Les algues se développent uniquement dans l’eau. On les retrouve donc dans les zones de stagnation.
Ce sont des algues microscopiques qui peuvent s’incruster dans les micro fissures de la membrane et décrocher par effet mécanique lors du séchage, la couche de protection légère de celle-ci (peinture, paillettes d’ardoise, …).
Ces algues survivent par temps sec et forment des croûtes sèches cassantes.

Des algues.

L’usure de la protection UV

Suite à l’action mécanique ou chimique des agents extérieurs (pluie, vent, pollution, chaleur, froid, algues, …) les couches de protection légères de l’étanchéité s’usent et finissent par ne plus remplir leur fonction. L’absence de protection peut avoir provoqué un vieillissement accéléré de la membrane. Son état doit être vérifié et la couche de protection doit être régénérée.

Paillettes d’ardoise, feuille d’aluminium, peinture.

Défauts des fixations mécaniques

Il n’est pas possible de connaître l’état des fixations mécaniques sans effectuer un sondage. Néanmoins, certains indices extérieurs peuvent indiquer des désordres: déchirure autour de la fixation, soulèvement du complexe étanchéité + isolant, poinçonnement de l’étanchéité par la fixation, …

Localement, les fixations sollicitent plus fort la membrane.

Les boursouflures
Les boursouflures sont dues à l’occlusion de poches d’air humide ou de vapeur d’eau entre les différentes couches qui composent l’étanchéité.
La poche peut se trouver entre les différentes couches de l’étanchéité multicouche, ou entre l’isolant peu perméable à la vapeur d’eau et l’étanchéité.
Les boursouflures en elles-mêmes ne sont pas source d’infiltration, mais rendent l’étanchéité fragile aux contraintes mécaniques (circulation pour l’entretien, …)

Des boursouflures.

Les plis
Les plis peuvent être dus à une mauvaise fixation de la membrane d’étanchéité ou à un coefficient de dilatation trop élevé du matériau constituant la membrane.

Des plis.

Les fissures, craquelures, émiettements
Le vieillissement de la membrane sous l’effet des rayonnements UV, des variations de températures, des chocs thermiques, l’évaporation de certains constituant se traduit par une fragilisation de celle-ci entraînant des désordres profonds visibles en surface.

Vieillissement de la membrane.

Comment réagir ?

Améliorer

Pour savoir comment réparer la membrane d’étanchéité.

Posted By : 25 Sep, 2007

Auditer rapidement la bureautique

Repérer le problème	Projet à étudier	Rentabilité
Lors du choix des équipements de bureautique (ordinateurs, imprimantes, photocopieuses, etc.), le critère énergétique est-il pris en compte ?	Prendre en compte le critère énergétique lors du choix des équipements de bureautique (neuf / remplacement).	+ + + Fax et imprimanteà jet d’encre ou thermique (plutôt que laser) entraînent une économie de plus de 85 %. Les écrans de PC à cristaux liquides économisent de l’ordre de 70 %.
La chaleur des équipements producteurs de chaleur (imprimantes, photocopieuses, etc.) est-elle récupérée ? Ces équipements sont-ils groupés dans un local non occupé (où une température plus importante peut être acceptée), ou dans un local ventilé naturellement ?	Pouvoir arrêter le chauffage de ces locaux (vanne thermostatique sur les radiateurs). Éviter la climatisation par l’extraction directe de la chaleur. Partager les imprimantes entre plusieurs utilisateurs en les plaçant, par exemple, dans les couloirs.	+ + + Ex : économie jusqu’à 65 % si le nombre d’imprimantes est réduit de 1/pers à 1/3 pers.
La gestion des équipements bureautique limite-t-elle la consommation ?	Éteindre les ordinateurs la nuit.	+ + + Économie de plus de 50 %.
	Configurer les ordinateurs en mode veille s’ils le permettent. (Attention, ne pas confondre mise en veille de l’ordinateur et écran de veille !)	+ + + Cette opération prend quelques minutes et permet d’économiser de l’ordre de 40 % d’énergie.
	Sensibiliser les utilisateurs pour qu’ils éteignent les imprimantes/photocopieuses la nuit ou installer une minuterie sur l’alimentation pour qu’elles soient éteintes automatiquement la nuit.	+ +
	Éteindre les ordinateurs pendant les périodes prolongées de non utilisation (notamment pendant l’heure de table).	+ + Économie de l’ordre de 15 %.
	Sensibiliser les utilisateurs pour qu’ils utilisent l’imprimante à jet d’encre lorsque la qualité de l’impression n’est pas importante.	+ +

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’efficacité énergétique des chambres froides

Analyse quantitative

Cette analyse est purement indicative, elle ne peut constituer à elle seule un critère de décision. En effet, il est très difficile de donner des valeurs de consommation de référence, car elles varient très fort en fonction de facteurs indépendants de l’énergie (hygiène, organisation, tendances de vente des denrées, etc.).

Ainsi, si on compare, du point de vue énergétique, son magasin avec un autre, on ne peut porter de jugement de valeur que si les concepts de base choisis sont identiques. Par exemple, le « benchmarking » des moyennes et grandes surfaces au sein d’un même groupe de distribution, permet :

d’évaluer des consommations énergétiques spécifiques par exemple en kWh/m².an de surface de vente;
d’établir un classement énergétique;
de mettre en œuvre les actions à prendre en terme d’acte de maintenance et d’investissement afin d’améliorer la performance énergétique des installations du « mauvais élève ».

Donc, l’analyse quantitative doit donc être complétée par l’analyse qualitative. Ainsi, supposons par exemple, pour un magasin, que l’on aboutisse aux deux conclusions suivantes :

Analyse quantitative : le poste « froid » est globalement peu performant (en kWh/m².an).

Analyse qualitative : les chambres sont de mauvaise qualité, les interventions sont mal organisées.

Ces deux conclusions se recoupent : si le poste « froid » est peu performant, c’est justement, dans l’exemple, parce que les chambres sont de mauvaise qualité et les interventions mal organisées.

La conclusion de l’analyse qualitative vient justifier la conclusion de l’analyse quantitative. L’analyse quantitative peut aussi venir trouver sa justification dans les concepts de base influençant les consommations.

En revanche, l’évaluation de sa propre situation (mesure ou estimation) permet de mieux comprendre où passe l’énergie de son magasin et donc de concevoir une stratégie d’amélioration fondée sur l’analyse des facteurs de consommation (et non pas sur la comparaison avec un modèle moyen et irréel).

Des valeurs de référence

Le rapport final : Energy Savings Potential for Commercial Refrigeration, by Arthur D. Little, Inc. For Building Equipment Division Office of Building Technologies U.S. Department of Energy, June 1996 donne des valeurs de consommation annuelle pour deux types de chambre froide fonctionnant toute l’année :

	Unité	Application négative	Application positive
Surface au sol	m²	7,2	21,6
Hauteur	m	2,3	2,6
Epaisseur paroi	cm	10	10
Type de fluide frigorigène	–	R404a	R22
Type de compresseur	–	semi-hermétique	semi-hermétique
Température de chambre froide	°C	-23	2
Température extérieure	°C	32	35
Température d’évaporation	°C	-32	-4
Température de condensation	°C	45	40
Puissance compresseur	W	1445	3850
Dégivrage	W	1500	–
Ventilation évaporateur	W	500	–

Pour les deux types de chambre froide, les consommations annuelles sont consignées dans les tableaux suivants.

Chambre froide négative

Composant	Puissance	Consommation énergétique
	[W]	[kWh/an]	[%]
Compresseur	1 445	8 861	57
Ventilateur Evaporateur	180	1 577	10
Ventilateur Condenseur	329	2 017	13
Dégivrage et cordons chauffants	2 230	2 750	17
Éclairage	80	350	3
Total	–	15 555
Consommation énergétique spécifique [Wh/m³h]		107

Chambre froide positive

Composant	Puissance	Consommation énergétique
	[W]	[kWh/an]	[%]
Compresseur	3 850	22 259	53
Ventilateur Evaporateur	800	7 008	17
Ventilateur Condenseur	1 508	8 718	20
Cordons chauffants	300	2 628	17
Eclairage	311	1 693	6
Total	–	42 306	4
Consommation énergétique spécifique [Wh/m³h]		85

Évaluer sa propre situation

À partir de mesures : on peut mesurer la consommation des appareils utilisés pour le poste froid. Pour être représentative d’une moyenne, l’opération doit être répétée plusieurs jours de suite. Les mesures peuvent être réalisées à partir du tableau électrique. On y repère les différents départs vers les compresseurs, les chambres froides proprement dites, etc.

Analyse qualitative

Hormis dans les cellules de refroidissement cryogéniques, l’énergie électrique est très largement utilisée pour la production de froid.

La consommation du poste froid dépend :

du bon fonctionnement de la production frigorifique,
de la quantité de froid nécessaire à la baisse de température des denrées (si elles sont apportées à température supérieure à celle du stockage),
de la perte de froid (à travers les parois des chambres froides ou à l’occasion de l’ouverture des portes).

Les indices permettant de repérer des anomalies sont expliqués et servent à remplir une grille d’évaluation. L’analyse qualitative de l’efficacité énergétique du poste « froid » se fait en passant en revue chacun des appareils utilisés.

Repérer les indices d’un bon/mauvais appareil
Grilles d’évaluation

Repérer les indices d’un bon/mauvais appareil

L’efficacité énergétique d’un appareil du poste « froid » dépend des paramètres ci-dessous. Les premiers concernent l’appareil proprement dit, les suivants concernent la façon de l’utiliser.

Refroidissement du compresseur

Les compresseurs frigorifiques sont refroidis par l’air ou par l’eau.

Eau perdue : noter négativement les appareils où l’eau de refroidissement est rejetée à l’égout, et leur préférer un refroidissement par de l’eau en circuit fermé, ou par de l’air. On peut donc envisager de récupérer la chaleur du condenseur pour préchauffer de l’eau à partir d’une puissance de compresseur de 20 kW (beaucoup de compresseurs de chambre frigorifique ne dépassent pas 600 W).

Ambiance : en refroidissement par air, noter si le condenseur est placé dans un endroit bien ventilé.

Le transfert de froid

Brassage : les appareils qui brassent l’air dans la chambre froide ont une plus grande efficacité énergétique.

Le dégivrage des appareils consomme de l’énergie : un bon dégivrage est un dégivrage qui ne dure pas plus longtemps que nécessaire et après lequel il n’y a plus de givre sur l’évaporateur. Un dégivrage qui utilise partiellement la circulation d’air plutôt que la résistance chauffante est plus intéressant au niveau énergétique. Pour les joints de portes, par contre, la résistance chauffante s’impose.Un dégivrage par inversion de cycle est également intéressant au niveau énergétique, mais vu les complications qu’il engendre au niveau du circuit frigorifique, il est réservé aux très grandes cuisines.

La fuite d’énergie

Les appareils bien calorifugés sont plus efficaces. En Belgique, il existe encore de nombreuses chambres froides installées depuis longtemps non isolées. Il y a grandement intérêt à avoir un plancher isolé (obligatoire pour le froid négatif). On veillera à la bonne étanchéité des parois et des portes.

Le dimensionnement

Le surdimensionnement : un matériel trop grand par rapport aux quantités à stocker perd plus d’énergie : parois plus importantes, compresseur trop puissant, renouvellements d’air plus importants, etc.
Ce sera particulièrement important pour les locaux de travail réfrigérés (préparations froides).
Mais si une chambre froide a été surdimensionnée, il vaut mieux qu’elle soit remplie. Cela permet, lors des ouvertures de portes, d’une part de mieux maintenir les marchandises à la bonne température (confort), et d’autre part de diminuer les apports d’air chaud (économies d’énergie).
Remarque : de moins en moins d’aliments nécessitent un stockage réfrigéré : on utilise des fruits ionisés, du lait UHT, etc. De plus, le ravitaillement se fait de plus en plus fréquemment rendant les stocks de moins en moins importants.
Les chambres froides sont alors surdimensionnées, provoquant des consommations trop importantes.

Le sousdimensionnement est une source de surconsommation à partir du moment où il entraîne une rotation trop rapide des produits, avec comme conséquence une ouverture trop fréquente des portes.

Le nombre de chambres froides

Hormis le nombre de chambres froides, l’hygiène alimentaire doit être suffisante pour ne pas avoir à ouvrir trop souvent les portes de chacune d’elles et pour éviter de stocker à basse température ce qui supporterait une température plus élevée dans une chambre réservée à ces produits.

Les apports thermiques parasites

Toute source chaude parasite (rayonnement du soleil direct, appareil de cuisson, éclairage à grosse consommation) proche de la chambre froide engendre une consommation supplémentaire.

L’installation frigorifique

Tous les compresseurs frigorifiques n’ont pas la même efficacité : cela dépend du dimensionnement, des réglages, de la charge en fluide frigorigène (nature et pression du fluide), de la technologie de compression (à piston, à vis, etc.) et de la régulation de puissance selon les besoins (variateur de vitesse par exemple).

Évaluer

Vous trouverez plus de détails concernant l’évaluation de l’installation frigorifique dans la partie climatisation.

Attention ! Si l’installation d’une chambre froide positive est fort similaire à celle de la climatisation, l’installation d’une chambre froide négative est différente par ses températures beaucoup plus basses.

Le binôme temps/température

Il s’agit de conduire le FROID au bon moment, à la bonne température, et sur la bonne durée.

La durée de conservation

Une durée de conservation excessive est surconsommatrice. Ainsi, la rotation des produits sera de préférence rapide, sans pour autant tomber dans l’excès inverse.

La fréquence des chargements des produits

Une ouverture de porte engendre une entrée d’air chaud et d’humidité de l’éclairage, de la chaleur corporelle. On a intérêt à veiller à ce que l’ouverture des portes pour le chargement ne soit pas trop fréquente. Pour un réfrigérateur « de jour », le chargement et le déchargement ont des fréquences très proches, mais pour un stockage « viande », on préférera charger une seule fois pour plusieurs jours.

Le choix des horaires

Quand c’est possible, on a intérêt à regrouper les opérations pour limiter la fréquence d’ouverture des portes. Pour le chargement, éviter les heures où la chaleur et l’humidité sont au maximum à proximité des chambres froides.

La durée des interventions

La porte doit être refermée le plus vite possible et « rester contre » quand les interventions à l’intérieur de la chambre sont longues et pour autant qu’il n’y ait pas de risque de se faire enfermer. On peut parfois réduire le temps d’intervention en modifiant l’organisation des rayonnages, en étiquetant plus lisiblement, en plaçant correctement les lampes, etc.

La température intérieure

Le réglage des températures doit être conforme aux règles d’hygiène, sans excès. Il est inutile de stocker des fruits ou des pommes de terre à + 3 °C.

Grille d’évaluation – Exemple

Dans les grilles d’évaluation, chacun des paramètres a été affecté d’une pondération citée ci-dessus (incidence quantitative) sous la forme d’un nombre d’étoiles. Une grille d’évaluation est complétée pour chaque appareil du poste froid. L’utilisateur remplit les cases blanches

POSTE FROID	Type d’appareil :	Chambre froide
	Caractéristiques :	Viande – 6°C
	Pondération en % du volume :	20 %
	Puissance du compresseur :	360 W
Efficacité énergétique / Paramètres	Incidence	Note (0 à +/- 3)*	Bilan	Décision
Refroidissement du compresseur 1	****	+ 1	+ 40
Refroidissement du compresseur 2	**	0	/
Transfert du froid 1	*	+ 3	+ 30
Transfert du froid 2 (dégivrage)	*	– 3	– 30	A voir
Fuite d’énergie	*	3	– 30	A voir
Sur dimensionnement	***	+ 2	+ 60
Sous dimensionnement	*	+ 2	+ 20
Nombre de chambres	*	+ 3	+ 30
Apports thermiques parasites	**	– 3	– 60	oui
Qualité du groupe		– 1
BINÔME TEMPS/TEMPERATURE
Durée de conservation	*	+ 3	+ 30
Fréquence des chargements	**	+ 2	+ 40
Horaires	*	– 1	– 10	oui
Durée des interventions	***	– 2	– 60	oui
Réglage température	*	+ 3	+ 30

* La note résulte d’un examen de l’appareil concerné et de son utilisation.
Exemple : si une marmite fonctionne toujours avec couvercle, le confinement est noté + 3.
0 signifie « sans objet » par rapport aux critiques écrits dans le texte correspondant.

Concepts de base ayant une influence sur les consommations

Il y a d’autres facteurs que l’efficacité énergétique des appareils de conservation et de refroidissement ou congélation rapide et la façon de les utiliser qui influence les consommations du poste. Ce sont d’autres considérations que l’énergie qui conduisent au choix de ces concepts. Nous avons relevé les points suivants :

L’hygiène

Un magasin ne respectant pas l’hygiène risque de consommer moins qu’un magasin la respectant : interruption dans la chaîne du froid, non-respect des températures de consigne, etc.

Le nombre de plats préparés

Il est certain qu’un magasin où l’on propose toute une variété de plats préparés (espace traiteur) aura un poste froid bien plus énergivore. De plus, les préparations froides nécessitent des locaux de travail réfrigérés.

La liaison surgelée

Les surgelés nécessitent un stockage consommateur d’énergie.

Les produits frais

Ils nécessitent des chambres froides de plus grande dimension.

Le local des déchets

Il est parfois réfrigéré aussi. On pourra en limiter la taille et la fréquence d’ouverture des portes, et donc la consommation :

Si l’on choisit de préparer des produits peu générateurs de déchets (les produits frais en génèrent beaucoup).

Si les emballages non souillés (cartons) sont préalablement séparés des emballages souillés (boîtes, sachets) et des déchets d’aliments.

Posted By : 25 Sep, 2007

Déceler la présence de ponts thermiques

La configuration des différentes parois de l’enveloppe et des raccords entre elles

L’isolation thermique de certains ouvrages de raccord est difficile à réaliser et nécessite un soin important. C’est donc à ces endroits que le risque de pont thermique est le plus important. Ils devront être vérifiés soigneusement un par un, et éventuellement sondés pour en connaître la configuration exacte et évaluer le risque de désordre ou d’inconfort, en utilisant éventuellement un logiciel de calcul adéquat.
Il s’agit,

Pour les toitures plates

Des rives des toitures plates

Des chéneaux extérieurs ou les encorbellements en matériau pierreux

Des pénétrations verticales

Des évacuations

Des socles en toiture plate

Des joints de mouvement relevés

Des lanterneaux

Des remontées de structure verticales

La toiture inversée ne permet pas de fixer l’isolant verticalement.

Dans ce cas, les parties verticales peuvent être isolées par la technique de la toiture chaude.

L’isolant d’une toiture froide ou d’une toiture isolée par l’intérieur est généralement interrompu par les murs supportant la toiture.

Améliorer

Pour savoir comment réduire ces différents ponts thermiques, cliquez ici !

Pour les toitures inclinées

Du raccord versant de toiture-pignon

Du raccord pied de toiture-mur

Isolation entre les chevrons.

Toiture « Sarking ».

Des chéneaux extérieurs ou les encorbellements en matériau pierreux

De la cheminée

De la jonction d’une toiture inclinée à une toiture plate

De la fenêtre

Du faîte du toit

Panneaux autoportants.

De la jonction plancher de comble isolé-mur extérieur

De la trappe d’accès dans un plancher de comble isolé

Schéma trappe d'accès dans un plancher de comble isolé

De la jonction entre un mur intérieur et un plancher de comble isolé

schéma jonction entre un mur intérieur et un plancher de comble isolé

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Pour les murs pleins isolés par l’extérieur

Schéma murs pleins isolés par l’extérieur

Pont thermique au niveau d’un balcon.

Ponts thermiques au niveau d’un seuil et d’un linteau de fenêtre.

Pont thermique au niveau d’un ébrasement de baie.

Pont thermique au niveau d’un encorbellement.

Pont thermique au niveau d’une descente pluviale.

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Pour les murs pleins isolés par l’intérieur


Liaison avec un mur intérieur (coupe horizontale).	Fondation (coupe verticale).

Appui de plancher (coupe verticale).	Linteau (coupes verticales).

Tablette de fenêtre (coupe verticale).	Ébrasement de fenêtre (coupe horizontale).

À côté des ponts thermiques « de conception », il existe aussi les ponts thermiques « d’exécution ». La perforation de l’isolant pour placer un boîtier électrique, par exemple, peut en créer un.

Pont thermique d’exécution

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Pour savoir comment réduire ces différents ponts thermiques, cliquez ici !

Pour les murs creux


A. Rive de toiture.	B. Appui de dalle.

C. Linteau.	D. Seuil de fenêtre.

E. Plancher sur vide sanitaire.	F. Balcon en encorbellement en béton.

À côté des ponts thermiques « de conception », il existe aussi les ponts thermiques « d’exécution ».

Schéma ponts thermiques "d'exécution".

Pont thermique d’exécution.
Les panneaux d’angle ne sont pas superposés.

Concevoir

Pour avoir accès à des détails techniques de murs creux réalisés sans pont thermique, cliquez ici !

Les traces de condensation à l’intérieur du bâtiment

Certains indices peuvent révéler la présence de ponts thermiques.

Le plus flagrant est la présence d’eau condensée sur la paroi.

Photo d'eau condensée sur la paroi.

Une condensation localisée est un indice de pont thermique.

Mais la zone peut être simplement humide (l’eau s’étant condensée à l’intérieur du matériau) ou être provisoirement sèche. Dans ce cas l’humidité peut avoir laissé des traces comme des moisissures, des taches ou de la poussière collée différemment sur les zones (parfois) humides et sur les zones toujours sèches.

Photo moisissures mur.

Les champignons se développent dans les zones des ponts thermiques.

La température locale des parois en hiver

Comparaison des températures de surface

Un thermomètre de contact permet de comparer la différence de température entre les différentes zones de la paroi concernée.

Thermomètre de contact et mesure de température ambiante.

Thermomètre de surface à infrarouge.

En hiver, à l’endroit du pont thermique, la température superficielle intérieure est nettement inférieure à celle des éléments environnants.

La différence de température étant d’autant plus importante que la température extérieure est basse, c’est une mesure que l’on fera par temps très froid.

Exemple.

Une toiture inclinée est isolée (U = 0.4 W/m²K), sauf à un endroit (U = 2 W/m²K).
La température ambiante extérieure est de – 10°C, et la température ambiante intérieure de + 20°C.

θ_oi = θ_i – (U x 0,125 x (θ_i – θ_e))

> La température de surface du plafond sera de 18,5°C sauf à l’endroit du pont thermique où la température de surface sera de 12,5°C.

Évaluation du risque de condensation à partir des températures de surfaces et des ambiances extérieures et intérieures

On peut calculer le facteur τ en différents points d’un détail technique en mesurant les températures de l’air intérieur θ_i et extérieur θ_e ainsi que la température locale de la paroi θ_oi.

On dispose, dès lors, de τ_min.

Suivant la NIT 153 du CSTC, il y a pont thermique lorsque τ_min < 0,7_.Néanmoins, celle-ci concerne plus spécifiquement les logements et la valeur de 0,7 a été fixée en fonction des températures minimales et des humidités que l’on retrouve dans ceux-ci. Pour les bureaux, par exemple, cette valeur pourrait sans doute être plus faible, car la production de vapeur est moins importante et qu’en général, on dispose d’une ventilation. Dès lors, dans le cas des bâtiments du secteur tertiaire, il vaut mieux évaluer le risque de condensation superficielle à partir des conditions réelles.

Évaluer

Si vous souhaitez voir, par un exemple, comment évaluer concrètement le risque de condensation au droit d’un pont thermique dans un immeuble de bureau, cliquez ici.

Autre méthode : la détection par thermographie

La détection par thermographie doit pouvoir s’affranchir de la variation du climat et doit donc se faire par temps chaud ou froid de préférence par l’intérieur (zone stabilisée en température et non perturbée par le vent, la pluie et le soleil).

Pour ce faire, il y a lieu de mettre le bâtiment en dépression à l’aide d’un Blowerdoor avec une pression suffisante permettant de conditionner l’ensemble de l’enveloppe (toitures et murs) de la même manière. Cette méthode évite les interprétations erronées causées par la différence de pression exercée par le vent provoquant la dépression sur une ou deux façade(s) et une surpression sur les autres. Cette méthode facilite le diagnostic et le rend fiable.

La thermographie par l’extérieur peut, dans certains cas particuliers, servir à confirmer un constat effectué par l’intérieur. Dans le cas des murs creux, l’unique thermographie effectuée par l’extérieur n’est pas pertinente la lame d’air entre l’isolant et la brique perturbe le diagnostic.

Pont thermique en rive de toiture.
Source : Infravision.

Photo infrarouge d’une façade.

Autre méthode connue : la couche de givre ou de neige sur un bâtiment chauffé montrera, par son absence à certains endroits, les zones chaudes dues aux ponts thermiques.

Ponts thermiques repérables par la neige.

La date de construction du bâtiment

En ce qui concerne les murs creux, ce sont en général surtout les murs creux de bâtiments datant de la fin des années 1970 et des années 1980 qui présentent des problèmes de ponts thermiques.

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 l’isolation telle que réalisée à ses débuts est encore mal maîtrisée et mène à la création de ponts thermiques; ceux-ci agissent comme révélateur d’humidité. En effet, avant isolation, la condensation de la vapeur d’eau se répartissait sur toutes les surfaces; après isolation, l’humidité se concentre uniquement sur les ponts thermiques et provoque l’apparition de moisissures.

Néanmoins, 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.

Création d’un pont thermique au niveau de la baie.

Pont thermique au niveau de la baie.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’efficacité énergétique du poste de cuisson

Photo poste de cuisson.

Analyse quantitative

Cette analyse est purement indicative, elle ne peut constituer à elle seule un critère de décision.

Ainsi, si on compare, du point de vue énergétique, sa cuisine avec d’autres cuisines, on ne peut valablement porter de jugement de valeur que si les concepts de base choisis sont identiques.

L’analyse quantitative doit donc être complétée par l’analyse qualitative.

Ainsi, supposons par exemple, pour une cuisine, que l’on aboutisse aux deux conclusions suivantes :

Analyse quantitative : le poste cuisson est globalement peu performant (en Wh/repas).

Analyse qualitative : la cuisson à haute température, avec évaporation d’eau (sauter, griller ou frire) est prépondérante.

Ces deux conclusions se recoupent : si le poste cuisson est peu performant, c’est justement, dans l’exemple, parce que la cuisson avec évaporation est prépondérante. La conclusion de l’analyse qualitative vient justifier la conclusion de l’analyse quantitative.

L’analyse quantitative peut aussi venir trouver sa justification dans les concepts de base influençant les consommations.

Une valeur de référence

Nous avons relevé les ratios suivants, dans des cuisines considérées comme correctes. Ces valeurs peuvent encore être améliorées (parfois de 20 à 30 %) mais certaines autres cuisines les dépassent largement (parfois d’un facteur 2 ou plus). Ces valeurs sont valables pour une gamme de cuisines collectives allant de 50 à 400 repas par service. Au-delà ces ratios peuvent diminuer.

Cuisson	450 Wh/repas
Remise en température	55 Wh/repas en barquettes, 20 Wh/repas en plat.
Maintien en température	20 Wh/repas

Le maintien en température peut, dans certaines cuisine atteindre 80 Wh/repas et plus, comme être nul (distribution tendue).

Évaluer sa propre situation

Les appareils électriques

> À partir de mesures :
On peut mesurer la consommation des appareils utilisés lors de la cuisson. Pour être représentative d’une moyenne, il faut répéter l’opération plusieurs jours de suite. Les mesures peuvent être réalisées sur chaque appareil mais nécessite alors l’intervention d’un électricien vu que les appareils ne sont pas raccordés à une prise mais de façon fixe. Elles peuvent aussi être réalisées à partir du tableau électrique où l’on trouve un départ par appareil de cuisson.

S’il existe un compteur électrique spécifique à la cuisine, on peut tenter d’isoler l’utilisation des appareils de cuisson.

Les appareils au gaz

> À partir de mesures :
Contrairement à l’électricité (les compteurs électriques sont petits et facilement déplaçables), on exclut la pose de compteurs gaz temporaires. En effet, on manque de place, et il y a des problèmes de sécurité et de prix.

Par contre, il existe en général un compteur gaz pour la cuisine du bâtiment. Dans ce cas, un relevé avant et après la cuisson suffit. Pour être représentatif d’une moyenne, il faut répéter l’opération plusieurs jours de suite.

S’il n’existe pas de compteur spécifique à la cuisine, il faut isoler le poste cuisson. Si le chauffage est au gaz, on fait les mesures en dehors de la période de chauffe. Si l’eau est chauffée au gaz dans un boiler à accumulation, on coupe temporairement celui-ci. Si le boiler est à chauffe directe, on peut calculer l’énergie nécessaire au chauffage de l’eau utilisée.

> A partir d’estimation :
Pour les appareils avec brûleur séquentiel, l’allumage s’effectue toujours à plein débit. La diminution de l’apport de chaleur est obtenue par une série d’arrêts et de remises en marche du brûleur.

Pour certains appareils, la flamme est directement visible ou le devient facilement en enlevant une plaque de l’appareil. On peut calculer la proportion de temps (f) durant lequel il y a une flamme et calculer l’énergie consommée par la formule :

E = P x T x f,

Où :

P : puissance de l’appareil,
T : temps de la cuisson.

Analyse qualitative

Nous avons une surconsommation d’énergie, par rapport au service rendu, quand la quantité d’énergie consommée dépasse nettement la quantité intrinsèquement nécessaire au processus physico-chimique de cuisson des denrées.

Il y a toujours une partie de l’énergie qui n’est pas utilisée à la cuisson proprement dite : ainsi, une partie de la chaleur sert à élever la température du récipient, une autre partie s’échappe éventuellement avec les gaz brûlés évacués, etc .

Les indices permettant de repérer des anomalies sont expliqués un à un. Ils servent à remplir une grille d’évaluation.

L’analyse qualitative de l’efficacité énergétique du poste « cuisson » se fait en passant en revue chacun des appareils de cuisson utilisés. La conclusion globale dépend de la proportion de « bons » et de « mauvais » appareils utilisés pour ce poste.

Par exemple, l’utilisation fréquente d’un auto-cuiseur de bonne qualité est un indice d’un poste cuisson à haute efficacité énergétique.

Repérer les indices d’un bon/mauvais appareil
Grilles d’évaluation

Repérer les indices d’un bon/mauvais appareil

Photo poste de cuisson.

L’efficacité énergétique d’un appareil de cuisson dépend des paramètres ci-dessous. Les premiers concernent l’appareil proprement dit, les suivants concernent la façon de l’utiliser.

La source de chaleur

Les appareils qui produisent la chaleur à l’intérieur du volume de cuisson (certains fours ou marmites) ont une efficacité supérieure à ceux qui produisent la chaleur à l’extérieur. Ainsi, une marmite à chauffe directe perd moins d’énergie qu’une marmite à réchauffeur externe, tout autre paramètre restant égal.

Le transfert de chaleur

Les appareils qui accélèrent le transfert de la chaleur aux denrées ont une plus grande efficacité. Ainsi les fours à convection forcée sont plus efficaces que les fours statiques, et la cuisson par la vapeur (fours avec vapeur, autocuiseurs, etc.) facilite la répartition de la chaleur.

Le confinement

Les appareils fermés perdent nettement moins d’énergie que les appareils ouverts. Les moins efficaces sont les feux vifs (à gaz ou électriques), les sauteuses ouvertes, les salamandres, grilloirs, plaques à snacker. L’efficacité d’une marmite peut être augmentée en la fermant par un couvercle.

La fuite d’énergie

Les appareils bien calorifugés sont plus efficaces.

La question concerne principalement les appareils fermés (fours, marmites, bain-marie).

Des appareils ouverts (plaques, etc.) se font encore en version non isolée, mais ces appareils sont surtout caractérisés « sans confinement » et la question de l’isolation est relativement secondaire. Quand elle existe, l’isolation protège surtout des brûlures et protège les circuits ainsi que les boutons de commande.

Les friteuses à zone froide sont mal isolées au fond mais ont l’avantage de mieux refroidir les débris solides et donc d’économiser l’huile et d’améliorer le goût.

Pour les appareils fermés, le calorifuge existe depuis longtemps mais il a bien évolué : isolant plus épais, isolant mieux protégé, ponts thermiques traités, meilleure fixation, meilleure tenue.

On peut vérifier que l’isolant est bien réparti et bien fixé au niveau des parties de l’appareil où il est visible (en général dans les parties cachées. Ex. : dessous de l’appareil, etc.). Il suffit parfois de dévisser une plaque. De même, on peut contrôler si l’appareil présente des zones chaudes (à l’arrière, par dessous, …). Un appareil bien isolé peut être touché sans se brûler.

Vu l’intérêt économique différent, les appareils au gaz sont, en général, moins bien calorifugés. Les fours électriques sont plus fermés (pas de gaz à évacuer).

Certains appareils chauffés par de la vapeur perdent de l’énergie par les fuites, ou par la mauvaise récupération de l’eau condensée.

La masse inerte

Moins on aura à chauffer de matière non consommable (le récipient), moins on consommera de chaleur.

La masse inerte est à comparer à la masse utile (denrée + bain alimentaire). L’eau de cuisson des légumes et l’huile des frites sont des bains alimentaires. L’eau des bain-marie et la vapeur des fours sont des bains non alimentaires.

Un rapport de la masse inerte à la masse utile faible est un indice d’une bonne efficacité énergétique de l’appareil.

Ce rapport est souvent bon dans les marmites, les fours à rôtir et les autocuiseurs, parfois dans les grills et les plaques vitrocéramiques (gaz ou électricité).

Il est souvent médiocre dans les sauteuses, les plaques traditionnelles et les fours pâtissiers.

Remarque : une plaque à induction a une meilleure efficacité énergétique qu’une plaque classique. Néanmoins, pour que la différence soit réellement effective, il faut que la plaque soit de bonne qualité : la vitrocéramique doit être transparente aux ondes électromagnétiques. Si votre plaque reste froide lors de la cuisson, cela signifie qu’elle l’est suffisamment.

Le dimensionnement

Le surdimensionnement : un matériel trop grand par rapport aux quantités à cuire perd plus d’énergie, pour un ensemble de raisons : plus de fuites d’énergie, masse inerte proportionnellement plus importante, etc.

Le sous-dimensionnement : paradoxalement, un matériel trop petit par rapport aux masses de produits à cuire pourra être une cause de sur-consommation d’énergie. Ainsi, un four trop petit nécessite deux cuissons au lieu d’une seule (chacune consommant plus de la moitié de l’énergie d’une cuisson unique). De plus, il faudra probablement stocker la première fournée dans une armoire chaude en attendant la fin de la deuxième cuisson.

Le rendement des appareils au gaz

Il y a eu beaucoup d’améliorations concernant le rendement des appareils au gaz ces dernières années.
Outre un bon calorifugeage, ce rendement est obtenu par le brûleur séquentiel, par l’optimisation du transfert de chaleur et par l’allumeur électronique.

Avec un brûleur séquentiel, la diminution de l’apport de chaleur est obtenue par une série d’arrêts et de remises en marche du brûleur selon un cycle pré-établi. L’allumage s’effectue toujours à plein débit et donc la flamme a toujours la même hauteur. Il permet d’augmenter le rendement de l’appareil de 20 points.

Le meilleur transfert de chaleur fait gagner quelques points de rendement (parfois près de 10 points).
Il s’obtient par le choix du matériau pour l’échangeur (cuivre bon conducteur) et par le choix de la géométrie des parois d’échange thermique : trajet des gaz chauds plus long, plus turbulent (ailettes, tétons).

L’allumeur électronique est plus facile à manipuler que le piezzo. On arrêtera donc plus volontiers l’appareil.

Grâce à ces techniques, il existe une friteuse au gaz à haut rendement (88 %) fabriquée en Hollande. Ce rendement est à comparer aux 45 % d’une friteuse au gaz classique.

La qualité de combustion (installations au gaz)

Remarque : ce paramètre n’est pas intégré dans les grilles d’évaluation pour plusieurs raisons : parce que son incidence est relativement plus faible que celle des autres paramètres et parce que son amélioration relève seulement d’une bonne maintenance technique qui sera de toute façon à programmer, quelles que soient les conclusions de l’évaluation énergétique, au moins pour des raisons de sécurité.

Le binôme temps/température :

Il s’agit de conduire la cuisson au bon moment, à la bonne température, et sur la bonne durée.

La durée excessive

La durée excessive est surconsommatrice. Ainsi, pour préparer une soupe, mieux vaut introduire ensemble les produits à temps de cuisson égal, que de les introduire peu à peu toutes les dix minutes, à mesure de leur disponibilité à la sortie de la légumerie.

Le préchauffage

Il doit être limité au temps strictement nécessaire (fours, armoires chaudes, etc.).

Quand un produit doit être jeté dans une eau portée à l’ébullition, ou dans un bain de friture, il est primordial de ne plus attendre à partir du moment où la température est atteinte : la contrainte est souvent celle de l’organisation des tâches des différents personnels disponibles.

L’allumage des appareils ne doit pas être systématique au petit matin, mais sera différé jusqu’au moment opportun.

Le choix des horaires

Un horaire de cuisson bien choisi permet d’éviter de recourir aux armoires chaudes pour le stockage après cuisson.

Le refroidissement d’un appareil

Le refroidissement d’un appareil, le plus souvent un four, entre deux cuissons successives fait croître la consommation d’énergie. Il vaut mieux démarrer le second cycle dès la fin du premier.

Parfois, il est possible de cuire ensemble deux plats compatibles . Dans le cas des marmites, le refroidissement a moins d’incidence sur la consommation (températures plus basses) et reste souvent inéluctable, pour le nettoyage entre deux cuissons.

Les excès de température

Les excès de température entraînent le plus souvent une surconsommation d’énergie : température des bains, température des fours, température des denrées. En fait, il s’agit d’adapter le binôme temps/température : un auto-cuiseur pourra monter plus haut en température, mais sur une durée plus courte, et avec un meilleur confinement : il y aura économie d’énergie.

Les automatismes (régulateurs/programmateurs)

Les automatismes sont des auxiliaires très efficaces pour réduire la consommation d’énergie, tout en améliorant le plus souvent les qualités gustatives et en diminuant les pertes de masse. Les sondes de température à cour sont particulièrement appréciables.
Citons :

la possibilité de réguler finement les brûleurs à gaz grâce au pilote séquentiel,
les appareils polyvalents à programmes intégrés,
les sondes à cour, suivant fidèlement l’évolution du produit et pilotant un régulateur de température (du type séquentiel dans le cas du gaz),
les plaques à sonde (testant la présence et la température du produit),
les automates de cuisson sous vide (fonctionnant sans présence humaine, la nuit),
les programmes faciles à entrer (clavier écran , etc.)

Les automatismes n’apportent pas beaucoup par rapport à une conduite manuelle expérimentée et très au fait des appareils. Leur gain n’est pas quantifiable en soi, mais seulement par rapport à un comportement humain auquel il se substitue : tout dépend de la qualification des personnes, de leur disponibilité (effectifs, horaires), de l’organisation du travail, et de l’effort d’adaptation nécessité par l’évolution des produits et une carte culinaire qui serait trop complexe à assimiler techniquement. Les automatismes rendent aussi des services aux personnes expérimentées, en allégeant leur tâche et en leur permettant de plus diversifier les menus, voire de gagner sur les durées.

D’autre part, les automatismes des appareils nouveaux, moins énergivores par ailleurs, permettent d’en assimiler rapidement la maîtrise et d’en tirer les avantages prévus, sans risque de se tromper (avec des conséquences énergétiques).

Remplacer un vieux matériel (trop gros ou trop petit, mal isolé) fait souvent économiser l’énergie, et l’automatisme est acheté par la même occasion : il ne crée pas l’économie d’énergie, mais la facilite sur un matériel non encore maîtrisé.

Grille d’évaluation – Exemple

Dans les grilles d’évaluation chacun des paramètres cités ci-dessus a été affecté d’une pondération (incidence quantitative) sous la forme d’un nombre d’étoiles.

Une grille d’évaluation est complétée pour chaque appareil de cuisson. L’utilisateur remplit les cases blanches.

APPAREIL DE CUISSON	Type :	sauteuse basculante
	Capacité :	200 litres gaz
	Puissance :	25 kW
	% du temps :	10 %
Efficacité énergétique / Paramètres	Incidence	Note (0 à +/- 3)*	Bilan	Décision
Source de chaleur	*	– 1	– 10	non
Transfert de chaleur	**	+ 1	+ 20
Confinement	*****	– 1	– 50	non
Fuite d’énergie	*	0	/
Spécifique vapeur	***	0	/
Masse inerte	**	0	/
Sur dimensionnement	**	– 2	– 40	A voir
Sous dimensionnement	*	0	/
Rendement app. gaz	**	– 2	– 40	A voir
BINÔME TEMPS/TEMPÉRATURE
Durée excessive	***	0	/
Pré-chauffage	***	– 1	– 30	oui
Horaires	**	– 1	– 20	non
Refroidissement	*	0	/
Excès de température	**	0	/
Automatisme	**	0	/

* La note résulte d’un examen de l’appareil concerné et de son utilisation.
Exemple : si une marmite fonctionne toujours avec couverte, le confinement est noté + 3.

0 signifie « sans objet » par rapport aux critiques écrits dans le texte correspondant.

Concepts de base ayant une influence sur les consommations

Outre l’efficacité énergétique des appareils de cuisson et la façon de les utiliser, bien d’autres facteurs influencent les consommations du poste.

Ce sont d’autres considérations que l’énergie qui conduisent au choix de ces concepts.

Nous avons relevé les points suivants :

L’hygiène

Une cuisine ne respectant pas l’hygiène risque de consommer moins qu’une cuisine la respectant : interruption dans la chaîne du chaud, etc.

Le nombre de plats nécessitant cuisson – Les produits non cuits

Il est certain qu’une institution où l’on propose une entrée chaude, un potage et un plat consistant aura un poste cuisson bien plus énergivore que celle qui se contente de servir un plat consistant.

Dans le même ordre d’idée, il est trivial de constater que certains cuisines consomment beaucoup moins en été, du fait des changements de menus (salades, fruits frais et crèmes glacées, au lieu des entrées chaudes, choucroutes et pâtisseries).

La gamme des produits

Les produits précuits (4^ième gamme) permettent évidemment de réduire la consommation d’énergie en cuisine, mais pas nécessairement dans le bilan global de la chaîne intégrant la cuisson industrielle.

Sur la chaîne globale, il est intéressant d’utiliser un précuit pour les quantités de produits pour lesquelles on ne dispose pas des conditions optimales de cuisson économe (quantité trop faibles, par exemple : sauces, fonds de tarte).

L’évaporation de l’eau des denrées

La cuisine mijotée est grosse consommatrice d’énergie.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer le rendu des couleurs

Lumière froide et lumière chaude.

Les grandeurs recommandées

Indice de rendu des couleurs (IRC ou Ra)

La norme EN 12464-1 précise l’indice de rendu des couleurs que doivent avoir les lampes en fonction du type de local et de la tâche visuelle exécutée. L’indice de rendu des couleurs dans les bureaux est, par exemple, fixé par la norme à une valeur de 80.

Données

Pour connaitre les spécifications complètes relatives à l’éclairage par type de bâtiment.

Température de couleur

La température de couleur définit l’apparence colorée d’un local. Son choix est une affaire de psychologie, d’esthétique et de ce qui est considéré comme naturel. Le choix dépendra du niveau d’éclairement (ou l’inverse), des couleurs du local et du mobilier, du climat environnant et de l’application. En climat chaud, une apparence de couleur de lumière plus froide est généralement préférée et vice versa. À ce niveau, la norme EN 12464-1 laisse le libre choix de la température de couleur.

En pratique, selon l’ambiance souhaitée, des valeurs sont néanmoins recommandées.

Contraste des couleurs

Dans certains cas, comme dans les salles de sport, il est important de pouvoir distinguer les différentes aires de jeu. Pour faciliter cette perception visuelle, un bon tracé des lignes de jeux ayant des facteurs de réflexion différents ou des couleurs bien contrastées est indispensable. Aucun éclairage, aussi bon soit-il, n’y suppléerait.

Les tracés de jeu doivent être très contrastés par rapport au sol qui est soit de couleur verte, soit d’une couleur désaturée (cas des parquets ou même des revêtements de sol brique par exemple). Ils devront donc être soit blanc ou rouge, jaune, bleu etc… (couleurs opposées au vert) et de couleur très vive (très saturée).

Comment évaluer sa situation ?

Le rendu des couleurs et la température de couleur dépend directement du type de lampe utilisé.

Généralement la température de couleur peut s’apprécier à l’œil nu.

De plus, ces grandeurs peuvent parfois être repérées sur la lampe ou dans le catalogue du fabricant.

Données

Pour connaitre les caractéristiques lumineuses des types de lampes : cliquez-ici !

Pour remédier à une situation d’inconfort :

Concevoir	Remplacer complètement les luminaires : choisir les lampes.
Améliorer	Remplacer uniquement les lampes.

Posted By : 25 Sep, 2007

Comparer deux régimes de température d’eau glacée pour un ventilo-convecteur

Comparer deux régimes de température d'eau glacée pour un ventilo-convecteur

Principe du bilan

Comparons deux installations de climatisation équipées de ventilos-convecteurs.

La différence principale réside dans le choix des températures du régime d’eau glacée : si la boucle d’eau fonctionne sous plus haute température, le COP de la machine frigorifique s’en trouvera amélioré et la condensation de l’humidité de l’air sera diminuée.

Le coût d’exploitation en sera plus faible.

Bien sûr, un surdimensionnement des appareils sera nécessaire au départ, et donc un surcoût d’investissement…

Sélection des équipements

Supposons un bâtiment de 120 bureaux de 12 m² dont les exigences sont :

Puissance en froid nécessaire par bureau (puissance sensible : 1200 W)
Taux de ventilation : 30 m³/h/bureau
Niveau sonore < NR 35
Consigne ambiante : 25°C

Sélection n°1 : appareil X, taille 2 – régime 6/12°C

Investissement : 320 € pour le ventilo et 195 € pour l’habillage.

Caractéristiques de fonctionnement en vitesse moyenne :

Puissance sensible : 1,23 kW
Puissance totale : 1,63 kW

Autrement dit, suite à sa température en dessous du point de rosée de l’ambiance, l’appareil va déshumidifier l’ambiance et consommer 1,63 kW, alors que 1,23 sont utiles en sensible. Soit 32 % supplémentaires…

En tablant sur un taux d’utilisation simultanée des équipements de 80 %, on déduit une puissance totale appelée au groupe frigorifique de :

Q_frigo = 120 X 1,63 kW x 0,8 = 156 kW

Sélection n°2 : appareil X, taille 4 – régime 12/16°C

Investissement : 440 € pour le ventilo et 220 € pour l’habillage.

Caractéristiques de fonctionnement en vitesse moyenne :

Puissance sensible : 1,23 kW
Puissance totale : 1,41 kW

Autrement dit, suite à sa température en dessus du point de rosée de l’ambiance, l’appareil ne va pratiquement pas déshumidifier l’ambiance et ne consommera que 15 % supplémentaires…

En tablant sur un taux d’utilisation simultanée des équipements de 80 %, on déduit une puissance totale appelée au groupe frigorifique de :

Q_frigo = 120 X 1,41 kW x 0,8 = 135 kW

Sélection du groupe frigorifique

Dans le premier cas, on sélectionne un groupe frigo dans le catalogue d’un fournisseur :

Puissance froid : 156 kW
Puissance électrique : 52 kW
Efficacité frigorifique en régime 6°C/12°C: 156/52 = 3
Prix d’achat : 16 500 €

Dans le deuxième cas, on sélectionne une machine moins puissante :

Puissance froid : 135 kW
Puissance électrique : 45 kW
Efficacité frigorifique en régime 6°C/12°C : 135/45 = 3
Prix d’achat : 15 500 €

Comparaison des coûts d’exploitation

Gain sur la déshumidification de l’air ambiant

Hypothèse de départ : le taux de brassage de l’air dans le ventilo-convecteur est de l’ordre de 8 vol/h. Autrement dit, on estime en première approximation que la teneur en eau de l’air ambiant se stabilise à la teneur en eau de l’air saturé à la température moyenne de la batterie froide (l’entièreté de l’air du local passe tellement de fois dans le ventilo-convecteur que toute l’eau condensable contenue dans l’air sera évacuée).

Passage de l’air sur la batterie froide du ventilo-convecteur.

cas du ventilo travaillant en régime 6°C/12°C (température moyenne de batterie de 9°C (point B1)). Ambiance du local (point A1) : température ambiante de 25°C, teneur en eau de l’air : 7,1 g/kg.

cas du ventilo travaillant en régime 12°C/16°C (température moyenne de batterie de 14°C (point B2)). Ambiance du local (point A2) : température ambiante de 25°C, teneur en eau de l’air : 10 g/kg

Pour une température ambiante de 25°C, la différence d’enthalpie DH entre les points d’ambiance est de :

50,5 kJ/kg – 43,3 kJ/kg = 7,2 kJ/kg.

On estime que ce gain d’énergie de 7,2 kJ/kg est effectif durant 875 h/an (nombre d’heures en semaine de 8 à 18h, pendant lesquelles la température extérieure est supérieure à 14°C, selon le fichier météo moyen de Uccle).

Le gain énergétique par ventilo s’élève donc à :

7,2 kJ/kg x 30 m³/h x 1,2 kg/m³ = 259 kJ/h ou 72 W

72 W x 875 h/an = 63 kWh_thermiques/an

63 kWh_thermiques/an / 3 = 21 kWh_électriques/an ou 3,6 €/an (à 0,16 €/kWh)

(avec un COP de machine frigorifique de 3).

Ou pour 120 ventilo-convecteurs avec un facteur de simultanéité de 0,8 :

3,6 €/an x 120 x 0,8 = 346 €/an

Gain sur l’augmentation des performances de la production de froid

On considère que, dans des conditions standards, une machine frigorifique fonctionne à sa pleine puissance environ 1000 h/an.

En fonction de la solution choisie, la production de froid consommera donc :

	Production thermique	Consommation électrique (COP de 3)
Régime 6/12°C (156 kW)	156 kW x 1000 h/an = 156 000 kWh_th	156 000 kWh_th/an / 3 = 52 000 kWh_élec/an
Régime 11/16°C (135 kW)	135 kW x 1000 h/an = 135 000 kWh_th	135 000 kWh_th/an / 3 = 45 000 kWh_élec/an

Cependant, on estime qu’augmenter la température d’évaporation de la machine frigo de 1°C diminue sa consommation de 3%.

Ainsi, si la température moyenne de l’eau dans l’évaporateur augmente de 5°C en changeant de régime de dimensionnement des ventilateurs (on fait l’hypothèse favorable que la production de froid n’alimente que les ventilos-convecteurs), c’est-à-dire qu’elle passe de 9° à 14°C, on gagne 15% sur la consommation électrique de la machine frigo de 135 kW. Sa consommation devient donc :

85% x 45 000 kWh_élec/an = 38 250 kWh_élec/an

Si la machine frigorifique n’alimente que des ventilos-convecteurs, le gain réalisable grâce aux performances de la machine frigorifique s’estime donc à :

52 000 kWh_élec/an – 38 250 kWh_élec/an = 13 750 kWh_élec/an

ou 2200 €/an à 0,16 €/kWh.

Si la machine frigorifique alimente également des batteries de traitement d’air à un régime 6°/12°, la température moyenne de l’évaporateur diminuera (en fonction du type de raccordement hydraulique). Le gain sur le rendement de la machine frigo peut devenir quasi nul. Le gain total sera alors réduit à :

52 000 kWh_élec/an – 45 000 kWh_élec/an = 7000 kWh_élec/an

ou 1120 €/an à 0,16 €/kWh.

Remarque : ce calcul reste théorique car le COP des machines frigorifiques d’une même gamme varie et cette variation n’est pas fonction de la puissance.

Comparaison des coûts d’investissement

Pour 120 ventilo-convecteurs :

	Ventilos	Habillage	Machine frigo	Total
Régime 6/12°C	38 400 €	23 400 €	16 500 €	78 300 €
Régime 12/16°C	52 800 €	26 400 €	15 500 €	94 700 €

Différence				16 400 €

Bilan global

	Différence (- = perte, + = gain)
Coût ventilos (1)	de -14 400 à -17 400 €
Coût machine frigo	+1 000 €
Coût total	de -13 400 à -16 400 €
Gain sur la déshumidification	+346 €/an
Gain sur la production de froid (2)	de +1 120 €/an à 2 200 €/an
Gain total	de 1 466 €/an à 2 546 €/an
Temps de retour	de 5,3 ans à 11,2 ans

(1) avec ou sans habillage.
(2) si on peut ou pas faire fonctionner la machine frigo à haute température.

Le bilan final dépend fortement du surcoût des ventilo-convecteurs (achat de l’habillage ou non) et de la possibilité d’exploiter l’augmentation du régime de fonctionnement également au niveau de la production de froid. Tout dépend des autres types d’équipement également alimentés en eau glacée.

Cet exemple montre également que chaque cas est particulier et mérite une analyse approfondie.

Par ailleurs, n’oublions pas dans le bilan, l’amélioration du confort (augmentation de la température de pulsion) et la réduction des risques liés à la condensation sur les tuyauteries de la boucle d’eau glacée …

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’efficacité énergétique du poste froid

Analyse quantitative

Cette analyse est purement indicative, elle ne peut constituer à elle seule un critère de décision.

Ainsi, si on compare, du point de vue énergétique, sa cuisine avec d’autres cuisines, on ne peut valablement porter de jugement de valeur que si les concepts de base choisis sont identiques.

L’analyse quantitative doit donc être complétée par l’analyse qualitative.

Ainsi, supposons par exemple, pour une cuisine, que l’on aboutisse aux deux conclusions suivantes :

Analyse quantitative : le poste « froid » est globalement peu performant (en Wh/repas).

Analyse qualitative : les chambres sont de mauvaise qualité, les interventions sont mal organisées.

Ces deux conclusions se recoupent : si le poste « froid » est peu performant, c’est justement, dans l’exemple, parce que les chambres sont de mauvaises qualités et les interventions mal organisées. La conclusion de l’analyse qualitative vient justifier la conclusion de l’analyse quantitative.

L’analyse quantitative peut aussi venir trouver sa justification dans les concepts de base influençant les consommations.

Une valeur de référence

Nous avons relevé les ratios suivants, dans des cuisines considérées comme correctes. Ces valeurs peuvent encore être améliorées (parfois de 20 à 30 %) mais certaines autres cuisines les dépassent largement (parfois d’un facteur 2 ou plus). Ces valeurs sont valables pour une gamme de cuisines collectives allant de 50 à 400 repas par service. Au-delà ces ratios peuvent diminuer.

Conservation	70 Wh/repas
Cellule de refroidissement rapide	50 Wh/repas (cellule mécanique)

Influence du type de liaison (chaude ou froide positive)

La consommation d’énergie pour le stockage froid (sur trois jours) est souvent trois à quatre fois plus faible que celle du refroidissement rapide. Il n’y a donc quasi pas de différence pour les consommations de conservation par repas entre une liaison chaude et une liaison froide).

Évaluer sa propre situation

> À partir de mesures :
On peut mesurer la consommation des appareils utilisés pour le poste froid. Pour être représentative d’une moyenne l’opération doit être répétée plusieurs jours de suite. Les mesures peuvent être réalisées à partir du tableau électrique. On y repère les différents départs vers les compresseurs, les chambres froides proprement dites, les cellules de refroidissement et de congélation rapides, etc.

S’il existe un compteur électrique spécifique à la cuisine, une autre solution consiste à lire les consommations sur celui-ci en supprimant temporairement, si c’est possible, les consommations des autres postes (cuisson, ventilation, laverie).

Analyse qualitative

Hormis dans les cellules de refroidissement cryogéniques, l’énergie électrique est très largement utilisée pour la production de froid.

La consommation du poste froid dépend :

du bon fonctionnement de la production frigorifique,
de la quantité de froid nécessaire à la baisse de température des denrées (si elles sont apportées à température supérieure à celle du stockage),
de la perte de froid (à travers les parois des chambres froides ou à l’occasion de l’ouverture des portes).

Repérer les indices d’un bon/mauvais appareil
Grilles d’évaluation

Repérer les indices d’un bon/mauvais appareil

Refroidissement du compresseur

Les compresseurs frigorifiques sont refroidis par l’air ou par l’eau.

Eau perdue : noter négativement les appareils où l’eau de refroidissement est rejetée à l’égout, et leur préférer un refroidissement par de l’eau en circuit fermé, ou par de l’air.
On peut donc envisager de récupérer la chaleur du condenseur pour préchauffer de l’eau à partir d’une puissance de compresseur de 20 kW (beaucoup de compresseurs de chambre frigorifique ne dépassent pas 600 W).

Ambiance : en refroidissement par air, noter si le condenseur est placé dans un endroit bien ventilé.

Le transfert de froid

Brassage : les appareils qui brassent l’air dans la chambre froide ont une plus grande efficacité énergétique.

Le dégivrage des appareils consomme de l’énergie : un bon dégivrage est un dégivrage qui ne dure pas plus longtemps que nécessaire et après lequel il n’y a plus de givre sur l’évaporateur. Un dégivrage qui utilise partiellement la circulation d’air plutôt que la résistance chauffante est plus intéressant au niveau énergétique. Pour les joints de portes, par contre, la résistance chauffante s’impose.

Un dégivrage par inversion de cycle est également intéressant au niveau énergétique, mais vu les complications qu’il engendre au niveau du circuit frigorifique, il est réservé aux très grandes cuisines.

La fuite d’énergie

Les appareils bien calorifugés sont plus efficaces.

En Belgique, il existe encore de nombreuses chambres froides installées depuis longtemps non isolées.

Il y a grandement intérêt à avoir un plancher isolé (obligatoire pour le froid négatif). On veillera à la bonne étanchéité des parois et des portes.

Le dimensionnement

Le surdimensionnement : un matériel trop grand par rapport aux quantités à stocker perd plus d’énergie : parois plus importantes, compresseur trop puissant, renouvellements d’air plus importants, etc. Ce sera particulièrement important pour les locaux de travail réfrigérés (préparations froides). Mais si une chambre froide a été surdimensionnée, il vaut mieux qu’elle soit remplie. Cela permet, lors des ouvertures de portes, d’une part de mieux maintenir les marchandises à la bonne température (confort), et d’autre part de diminuer les apports d’air chaud (économies d’énergie).
Remarque : de moins en moins d’aliments nécessitent un stockage réfrigéré : on utilise des fruits ionisés, du lait UHT, etc. De plus, le ravitaillement se fait de plus en plus fréquemment rendant les stocks de moins en moins importants. Les chambres froides sont alors surdimensionnées, provoquant des consommations trop importantes.

Le sousdimensionnement est une source de surconsommation à partir du moment où il entraîne une rotation trop rapide des produits, avec comme conséquence une ouverture trop fréquente des portes.

Le nombre de chambres froides

Hormis les questions d’hygiène alimentaire, le nombre de chambres froides doit être suffisant pour ne pas avoir à ouvrir trop souvent les portes de chacune d’elles et pour éviter de stocker à basse température ce qui supporterait une température plus élevée dans une chambre réservée à ces produits.

Les apports thermiques parasites

Toute source chaude parasite (rayonnement du soleil direct, appareil de cuisson, éclairage à grosse consommation) proche de la chambre froide engendre une consommation supplémentaire.

L’installation frigorifique

Tous les compresseurs frigorifiques n’ont pas la même efficacité : cela dépend du dimensionnement, des réglages, de la charge en fluide frigorigène (nature et pression du fluide), de la technologie de compression (à piston, à vis etc) et de la régulation de puissance selon les besoins (variateur de vitesse par exemple).

Évaluer

Vous trouverez plus de détails concernant l’évaluation de l’installation frigorifique dans la partie climatisation.

Le binôme temps/température :

Il s’agit de conduire le FROID au bon moment, à la bonne température, et sur la bonne durée.

La durée de conservation

Une durée de conservation excessive est surconsommatrice.
Ainsi, la rotation des produits sera de préférence rapide, sans pour autant tomber dans l’excès inverse.

La fréquence des chargements des produits

Une ouverture de porte engendre une entrée d’air chaud et d’humidité, de l’éclairage, de la chaleur corporelle.

On a intérêt à veiller à ce que l’ouverture des portes pour le chargement ne soit pas trop fréquente. Pour un réfrigérateur « de jour », le chargement et le déchargement ont des fréquences très proches, mais pour un stockage « viande », on préférera charger une seule fois pour plusieurs jours.

Le choix des horaires

Quand c’est possible, on a intérêt à regrouper les opérations pour limiter la fréquence d’ouverture des portes.

Pour le chargement, éviter les heures où la chaleur et l’humidité sont au maximum à proximité des chambres froides.

La durée des interventions

On peut parfois réduire le temps d’intervention en modifiant l’organisation des rayonnages, en étiquetant plus lisiblement, en plaçant correctement les lampes, etc.

La température intérieure

Le réglage des températures doit être conforme aux règles d’hygiène, sans excès. Il est inutile de stocker des fruits ou des pommes de terre à + 3 °C.

Grille d’évaluation – Exemple

Dans les grilles d’évaluation chacun des paramètres cités ci-dessus a été affecté d’une pondération (incidence quantitative) sous la forme d’un nombre d’étoiles.

Une grille d’évaluation est complétée pour chaque appareil du poste froid. L’utilisateur remplit les cases blanches.

POSTE FROID	Type d’appareil :	Chambre froide
	Caractéristiques :	Viande – 6°C
	Pondération en % du volume :	20 %
	Puissance du compresseur :	360 W
Efficacité énergétique / Paramètres	Incidence	Note (0 à +/- 3)*	Bilan	Décision
Refroidissement du compresseur 1	****	+ 1	+ 40
Refroidissement du compresseur 2	**	0	/
Transfert du froid 1	*	+ 3	+ 30
Transfert du froid 2 (dégivrage)	*	– 3	– 30	A voir
Fuite d’énergie	*	3	– 30	A voir
Sur dimensionnement	***	+ 2	+ 60
Sous dimensionnement	*	+ 2	+ 20
Nombre de chambres	*	+ 3	+ 30
Apports thermiques parasites	**	– 3	– 60	oui
Qualité du groupe		– 1
BINÔME TEMPS/TEMPERATURE
Durée de conservation	*	+ 3	+ 30
Fréquence des chargements	**	+ 2	+ 40
Horaires	*	– 1	– 10	oui
Durée des interventions	***	– 2	– 60	oui
Réglage température	*	+ 3	+ 30

* La note résulte d’un examen de l’appareil concerné et de son utilisation.

Exemple : si une marmite fonctionne toujours avec couverte, le confinement est noté + 3.
0 signifie « sans objet » par rapport aux critiques écrits dans le texte correspondant.

Concepts de base ayant une influence sur les consommations

Ce sont d’autres considérations que l’énergie qui conduisent au choix de ces concepts.

Nous avons relevé les points suivants :

L’hygiène

Une cuisine ne respectant pas l’hygiène risque de consommer moins qu’une cuisine la respectant : interruption dans la chaîne du froid, non respect des températures de consigne, etc.

Le nombre de plats froids

Il est certain qu’une institution où l’on propose une entrée froide, une glace comme dessert aura un poste froid bien plus énergivore.

De plus, les préparations froides nécessitent des locaux de travail réfrigérés.

La liaison surgelée

Les surgelés nécessitent un stockage consommateur d’énergie.

Les produits frais

Ils nécessitent des chambres froides de plus grande dimension.

Le local des déchets

Il est parfois réfrigéré aussi.
On pourra en limiter la taille et la fréquence d’ouverture des portes, et donc la consommation :

Si l’on choisit de cuisiner des produits peu générateurs de déchets (les produits frais en génèrent beaucoup).

Si les emballages non souillés (cartons) sont préalablement séparés des emballages souillés (boîtes, sachets) et des déchets d’aliments.

Posted By : 25 Sep, 2007

Repérer les mesures les plus rentables

Rentabilité	Projet
I – ENVELOPPE
+ + + +	Étanchéité : remplacer les vitrages cassés.
+ + +	Étanchéité : placer des joints aux vieux châssis, … soit en conservant quelques joints ouverts, soit en organisant en parallèle une ventilation.
+ + +	Étanchéité : placer des rappels de porte, installer un sas, sensibiliser les occupants.
+ + +	Isolation des combles.
+ + +	Isolation de la toiture, surtout si étanchéité en mauvais état.
+ + +	Isolation du mur au dos des radiateurs : coller un isolant avec couverture réfléchissante sur l’allège.
+ +	Isolation des murs par l’intérieur, si pas de ponts thermiques.
+	Isolation des murs par l’extérieur derrière bardage ou crépis.
+	Remplacement des vitrages et des châssis.
+	Si bâtiment climatisé / Bâtiment non climatisé mais avec surchauffe en été : installer des protections solaires extérieures, coller un film réfléchissant.

Évaluer	> Pour des infos plus détaillées, cliquez ici !

II – CHAUFFAGE
+ + + +	Couper le chauffage la nuit et le week-end, les vacances, … (si nécessaire, placement d’une horloge, d’un optimiseur, …).
+ + + +	Adapter les horaires de la régulation aux horaires d’occupation réels du bâtiment.
+ + + +	Corriger le réglage des courbes de chauffe.
+ + + +	Isoler les conduites dans les locaux non chauffés.
+ + + +	Diminuer la vitesse des circulateurs si faible écart T°départ – T°retour.
+ + +	Remplacer le brûleur ou remplacer la chaudière et le brûleur.
+ + +	Modifier la régulation de l’enclenchement des étages du brûleur.
+ + +	Fermer l’aspiration d’air du brûleur à l’arrêt.
+ + +	Diminuer la puissance du brûleur si surdimensionnement.
+ +	Renforcer l’isolation de la jaquette.
+ +	Arrêter les circulateurs lorsqu’il n’y a pas de besoin de chauffage.
+ +	Placer des vannes thermostatiques dans les locaux où il y a surchauffe.
+	Équilibrer l’installation.
+	Modifier le découpage du réseau aux besoins des locaux et placer une régulation par zone.

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III – VENTILATION HYGIENIQUE
+ + + +	Limiter les débits d’air neuf aux débits hygiéniques recommandés en adaptant la puissance du ventilateur de l’installation.
+ + + +	En hiver, arrêter la pulsion d’air en dehors des heures d’occupation.
+ + + +	Limiter le débit d’extraction sanitaire la nuit et le week-end.
+ + + +	Arrêter l’humidification sur certains groupes de préparation d’air (cafétéria, archives, …).
+ + + +	Couper l’humidification lorsque la température extérieure dépasse 8°C.
+ + +	Réguler l’humidificateur en fonction de l’humidité ambiante en limitant celle-ci à 40 %.
+ +	Équiper les locaux à occupation variable de bouches réglables et de détection de présence ou de sondes CO_2.
+ +	Adapter le débit de déconcentration des humidificateurs à vapeur aux besoins.
+ +	Étanchéifier les conduits d’air (au minimum par bandes adhésives, au mieux par le remplacement des conduits).
+ +	En été, si le bâtiment a une certaine inertie thermique, ventiler le bâtiment avant l’occupation pour le « pré-refroidir ».
+ +	Améliorer le rendement de la transmission des ventilateurs (tension des courroies, alignement, …).
+	Récupérer la chaleur sur l’air extrait.
+	Isoler les conduits de pulsion.

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IV – EAU CHAUDE SANITAIRE
+ + + +	Supprimer la présence d’eau chaude aux lavabos des immeubles de bureaux.
+ + + +	Isoler la boucle de circulation, particulièrement dans les gaines techniques.
+ + +	Installer une production décentralisée d’eau chaude et couper la boucle de circulation.
+ + +	(Mieux) isoler les parois du ballon (au moins 5 cm). Suite aux mesures anti-légionelles, une isolation de 10 cm se justifie tout à fait.
+ + +	Équiper les robinets des lavabos et des douches d’une temporisation (boutons-poussoirs,…).
+ + +	Installer des réducteurs de débit sur la robinetterie d’eau chaude (réducteur de pression aux robinets ou pour l’ensemble du réseau, pomme de douche à faible débit, …).
+ + +	Organiser le chauffage électrique du ballon la nuit. Prévoir un délestage du chauffage du ballon en période de pointe. (rentabilité financière).
+ + +	Si la pompe de circulation possède différentes vitesses commutables, réduire la vitesse.
+ +	Sensibiliser les occupants à limiter leur utilisation d’eau chaude et à utiliser plutôt l’eau froide que l’eau chaude.
+ +	Arrêter le chauffage de l’eau en dehors des périodes d’utilisation du bâtiment, tout en respectant les critères anti-légionnelles (montées périodiques à haute température).
+	Installer des capteurs solaires de préchauffage.
+	Installer une récupération de chaleur au condenseur de la machine frigorifique.

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V – ÉCLAIRAGE
+ + +	Remplacer les tubes fluo 38 mm par des tubes 26 mm ECO.
+ + +	Remplacer les lampes à incandescence par des lampes fluorescentes compactes ou des lampes LED.
+ + +	Réguler l’éclairage extérieur en fonction d’une programmation horaire, de cellules photoélectriques, de détecteurs de présence ou en synchronisme avec l’éclairage public.
+ +	Installer des minuteries dans les locaux occupés de façon intermittente : sanitaires, couloirs, parking,…
+ +	Installer des détecteurs de présence dans les locaux occupés de façon irrégulière (salles de réunion,…).
+ +	Installer une gestion horaire centralisée des bureaux paysagers.
+ +	Organiser une campagne de sensibilisation des occupants.
+	Décomposer le réseau par zones homogènes d’éclairement : dans un local, avoir une gestion indépendante des luminaires proches de la fenêtre.
+	Repeindre ou remplacer le revêtement des murs et plafonds pour qu’ils soient de couleur claire.
+	Remplacer les ballasts électromagnétiques des luminaires fluorescents par des ballasts électroniques.
+	Remplacer les optiques existantes par des optiques performantes.

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VI – BUREAUTIQUE
+ + + +	Éteindre les ordinateurs la nuit.
+ + + +	Configurer les ordinateurs en mode veille s’ils le permettent.
+ + +	Prendre en compte le critère énergétique pour choisir les équipements de bureautique (ordinateurs, imprimantes, photocopieuses, etc.) lors de leur remplacement.

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VII – CLIMATISATION
+ + + +	Si l’apport d’air neuf est intégré dans le système de climatisation, adapter le débit d’air neuf aux besoins (30 m³/h.pers).
+ + + +	Vérifier la fermeture des clapets d’air en période d’inoccupation.
+ + + +	Vérifier l’arrêt de l’air neuf en période de relance.
+ + + +	Abaisser la température de pulsion de l’air neuf hygiénique en mi-saison lorsque les locaux sont refroidis.
+ + + +	Adapter la régulation des registres de mélange pour qu’ils s’ouvrent à 100% côté air neuf lorsque la température extérieure est inférieure à la consigne ambiante et que certaines zones sont en demande de froid.
+ + + +	En été, si le bâtiment a une certaine inertie thermique, faire fonctionner l’installation en fin de nuit pour pré-refroidir le bâtiment avant l’occupation (ouverture des registres d’air neuf à 100 %).
+ + + +	Modifier la régulation du chauffage et de refroidissement (consignes, périodes de fonctionnement,…) pour éviter le fonctionnement simultané des deux équipements dans un même local.
+ + +	Augmenter la consigne de t° intérieure si la t° extérieure augmente.
+ + +	Humidification : Placer la sonde de contrôle de l’humidification dans la reprise. Adapter la consigne d’humidité au minimum. Supprimer la régulation de la batterie froide pour une fonction de déshumidification. Étudier tout particulièrement comment supprimer la régulation par « point de rosée ».
+ + +	Nettoyer les condenseurs à air au moins tous les ans.
+ +	Arrêter la circulation d’eau glacée dans les canalisations en dehors des heures d’occupation (nuit, week-end,…).

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Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer la qualité du cycle de stérilisation

Principe de base

La base de la stérilisation s’appuie sur la qualité extrêmement élevée de ses cycles. En démarrant chaque journée dans le service de stérilisation, les opérateurs, avant de « produire » des charges stérilisées, procèdent à une série de tests de qualité sur les autoclaves :

Le test de vide pour s’assurer qu’il n’y a pas d’entrée d’air au niveau des joints des portes, des électro-vannes, de la distribution de vide, … afin d’éviter une contamination extérieure lors des phases de prétraitement et de sèchage.

Le test couramment appelé « Bowie & Dick » (charge standard composée de linge difficile à stériliser) permettant d’évaluer la qualité de la vapeur et de son pouvoir stérilisant pendant un cycle réel.

Il est donc nécessaire de disposer de matériels performants et sensibles ainsi des « matières premières » de haute qualité tels que :

l’eau osmosée,
la vapeur,
l’eau adoucie,
le vide.

Qualité de la vapeur

Le résultat du processus de stérilisation est très influencé, entre autre, par la qualité de la vapeur produite par le générateur. La production d’une vapeur de qualité irréprochable dépend naturellement de la qualité de l’eau d’alimentation du générateur.

1. Corps indésirables dans la vapeur

Selon certains constructeurs, il est important pour l’efficacité de la vapeur dans le cycle de stérilisation de réduire au maximum les traces :

De particules solides tels que les résidus de soudage et de graphite (importance de la mise en œuvre du système), les paillettes de rouille (importance de la maintenance), …

De liquides (sauf l’eau naturellement).

De gaz tels que l’hydrazine (N₂H₄: max 0,01 mg/kg de vapeur), l’ammoniac (NH₃: max 5 mg/kg de vapeur) et naturellement l’air qui constituent un isolant entre la vapeur et les micro-organismes.

D’autres résidus chimiques issus du traitement de l’eau en amont du générateur tels que les sels minéraux (max 1 mg/kg de vapeur).

2. Les condensats de vapeur

L’analyse des condensats de la vapeur donne une idée sur la qualité de la vapeur utilisée dans le cycle et de la quantité de résidus. Selon la norme EN 285: 1996 (Stérilisation, stérilisation à la vapeur d’eau, grands stérilisateurs), les concentrations en résidus ne devraient pas dépasser les valeurs reprises ci-dessous :

Qualité des condensats (valeurs maximum)
	Valeur	Unité
SiO₂	0,01	mg/kg de condensat
fer	0,1
cadmium	0,005
plomb	0,05
autres métaux lourds	0,1
chlorure	0,1
phosphate	0,1
conductivité	< 3	µSiemens/cm (à 20°C)
pH	5-7
dureté	<0,1 ou 0.18	dH ou °F

Il est clair que la plupart des résidus repris dans le tableau ci-dessus influence surtout les résultats de la stérilisation proprement dite.

En ce qui concerne l’agressivité et la corrosivité de la vapeur responsable de la détérioration du système de stérilisation et de son efficacité énergétique, il est nécessaire de contrôler régulièrement et de respecter les valeurs de conductivité, du pH et de la dureté des condensats.

3. Température

La température de la vapeur est fonction du cycle choisi lui-même programmé selon la nature de la charge (caoutchouc, linge, plastique, instruments métalliques, …). Les pertes au travers des parois du système sont proportionnelles à cette température; il sera nécessaire d’en tenir compte dans l’évaluation du bilan énergétique sachant que l’énergie perdue sera plus importante par cycle compte tenu des températures importantes mais aussi du temps de retour à la normale en fin de cycle.

4. Pression et saturation de la vapeur

Une fois le cycle sélectionné, la température est fixée. Pour que l’effet de la vapeur sur les micro-organismes soit radical, celle-ci doit impérativement être saturée; ce qui fixe la valeur de la pression à respecter en fonction de la température.

Une surchauffe de la vapeur lors de la phase « plateau » dans le cycle de stérilisation peut compromettre l’efficacité du pouvoir de destruction des micro-organismes sachant que c’est surtout l’humidification (pouvoir mouillant) de la charge à stériliser qui influence le score létale.

La table de Regnault donne les valeurs de correction de la pression en fonction des écarts de température de manière à garder en permanence une vapeur saturée sèche (titre x = 1):

T °C	Table de Regnault : pressions relatives
T °C	0,0	0,1	0,2	…	0,9
…
133	2,958	2,965	2,974		3,035
134	3,044	3,053	3,062		3,125
135	3,134	3,143	3,152		3,217
…

Dans la pratique, on ne tolèrera pas une surchauffe de 5°C pendant plus de 5 minutes au cœur d’une charge à stériliser.

5. Comment évaluer la qualité de la vapeur?

Au niveau de la maintenance technique

On évaluera régulièrement la qualité de la vapeur par une analyse des condensats afin de mettre en évidence des problèmes de corrosion, d’entartrage, … De manière très simple, on peut contrôler au niveau de l’évacuation à l’égout du trop plein du séparateur (si existant) :

s’il existe des traces de rouille ou de boue visible dans l’échantillon pris,

la dureté du condensat.

Au niveau du processus de stérilisation

Selon la norme EN 554 : 1995 (Stérilisation de dispositifs médicaux – Validation et contrôle de routine pour la stérilisation à la vapeur d’eau), à chaque cycle, il est nécessaire de contrôler les températures et les pressions en fonction du temps pendant toute la durée de chaque phase. Pour s’assurer le respect des programmes de stérilisation, le régulateur de l’autoclave ajuste en permanence les niveaux de pressions et températures en fonction des données qu’il reçoit des sondes de la chambre de stérilisation. À chaque phase du cycle correspond des passages obligés pour les températures et les pressions. Tant que ces points de passages ne sont pas respectés, il est impossible d’accéder à la phase suivante, ou pire encore, on risque l’annulation pur et simple du cycle.

Exemple.

Durant la phase plateau, la norme EN 554 fixe un certain nombre de critères.

Les températures et les pressions doivent :

rester constante pendant toute la durée de la phase,
être contenues dans les limites de température; à savoir :
- température comprise entre la valeur de consigne et une limite supérieure de + 3°C par rapport à la consigne,
- pas de variation de température supérieure à 1°C sur chaque sonde,
- pas de différences de température entre deux sondes supérieures à 2°C.

Le temps d’équilibrage des sondes de température doit être :

Inférieur à 15 s si le volume de l’autoclave est < 800 litres.
Inférieur à 30 s si le volume de l’autoclave est > 800 litres.

Il est bien entendu que la régulation de la pression par rapport à la température fait en sorte de maintenir la vapeur dans des conditions de saturation très strictes.

Tout ça pour dire qu’il est difficile d’obtenir une qualité de vapeur irréprochable. A signaler aussi que la même exigence est demandée durant les autres phases tel que le maintien du vide pendant un certain temps dans la phase de prétraitement ou de séchage.

Au niveau de la validation

Actuellement, la validation du cycle et la traçabilité des charges stérilisées font partie du quotidien en stérilisation centrale. Entre autres, des programmes de validation comparent les cycles de stérilisation enregistrés à la fois par le périphérique du régulateur (ou ordinateur de bord) et par un enregistreur embarqué (appelé mouchard ou spoutnik) à l’endroit censé être le plus pollué et sensible de l’autoclave (au niveau de la purge des condensats).

Le cycle peut être invalide lorsque les écarts de température et de pression entre les enregistrements de l’ordinateur de bord et du spoutnik sont trop importants.

À noter que les enregistrements du spoutnik sont rapatriés sur ordinateur central via une connection informatique classique (RS232, USB, …).

Qualité de l’eau d’alimentation

1. L’eau osmosée

La qualité de l’eau pour la stérilisation doit être élevée afin de garantir :

L’élimination des micro-organismes dès son admission dans le générateur sachant qu’après sa transformation en vapeur le risque de trouver des micro-organismes dans la vapeur est quasi nul,

la réduction de l’agressivité et de la corrosivité de l’eau et par la suite de la vapeur.

Cette qualité est obtenue en traitant l’eau « de ville » par l’intermédiaire d’abord d’un adoucisseur puis d’un osmoseur inverse.

De nouveau, la norme EN 285 donne des valeurs recommandées pour la qualité de l’eau osmosée :

Qualité de l’eau osmosée (valeurs maximum)
	Valeur	Unité
SiO₂	1	mg/l d’eau osmosée
fer	0,2
cadmium	0,005
plomb	0,05
autres métaux lourds	0,1
chlorure	2
phosphate	0,5
conductivité	< 15	µSiemens/cm (à 20°C)
pH	5-7
dureté	<0,1 ou 0.18	dH ou °F

De plus, pour éviter le risque que la vapeur dans le générateur ne dé-ionise l’eau, la conductivité ne sera jamais inférieure à 0,5 µS/cm.

Enfin, la température de stockage de l’eau osmosée avant l’injection dans le générateur de vapeur n’excédera pas 60°C.

L’évaluation de la conductivité de l’eau à la sortie de l’osmoseur inverse est réalisée au moyen d’un conductivimètre.

2. L’eau adoucie

L’eau adoucie sert à la fois de « dégrossissage » pour la préparation de l’eau osmosée mais surtout pour l’alimentation de l’anneau liquide de la pompe à vide assurant l’étanchéité et le refroidissement de la pompe. Cette eau adoucie est préparée au niveau d’un adoucisseur (qui l’eut cru!) réduisant la dureté de l’eau de nos région à 4-8 °F.

L’évaluation de la dureté ou la mesure du titre hydrotimétrique TH de l’eau s’effectue au moyen de tigettes colorimétriques où la valeur mesure en °F donne :

< 10 pour une eau douce,
10 à 15 pour une eau légèrement dure,
15 à 25 pour une eau dure,
> 25 pour une eau très dure.

Qualité du vide

La réussite d’un cycle de stérilisation passe aussi par qualité du vide nécessaire pour les phases de prétraitement et de sèchage. En stérilisation, on peut atteindre des vides de l’ordre 30 mbar à l’aide, en général, d’une pompe à vide à anneau liquide. La qualité du vide est fonction essentiellement du type de liquide utilisé pour former l’anneau liquide (lié à sa tension de vapeur) et de sa température.

On retrouve souvent des pompes à anneau liquide à eau adoucie :

À anneau liquide.

(+)

supporte les mélanges de gaz et de liquide;
simple de conception donc de prix abordable;
résiste bien à la corrosion;
évite l’utilisation de huile et par conséquent les vapeurs d’huile nocives.

(-)

consommation d’eau importante;
le mélange à la sortie de la pompe est contaminé;
la pression de vide est limitée à 30 mbar et se dégrade vite avec la température du fluide de l’anneau liquide.

Il est nécessaire d’utiliser de l’eau adoucie car les températures au sein de la pompe à vide peuvent atteindre des valeurs ponctuelles de l’ordre de 60-70°C. Elle peut donc être entartrante (mais le risque est faible).

L’évaluation de la qualité du vide se fait au niveau :

Des enregistrements réalisés par l’ordinateur de bord en analysant si la pompe tire le vide rapidement ou qu’il lui faut un temps de plus en plus long pour atteindre la valeur requise (encore qu’il faut différentier le mauvais fonctionnement de la pompe de la fuite dans le système).

De la température de l’eau de l’anneau liquide. En effet, plus la température de l’eau est élevée, plus la vaporisation de l’eau de l’anneau liquide est importante et moins l’étanchéité est bonne (le vide est moins poussé).

Posted By : 25 Sep, 2007

Auditer rapidement l’enveloppe

L’isolation

Repérer le problème	Projet à étudier	Rentabilité
Les coefficients de transmission thermique U des différentes parois sont-ils inférieurs aux Umax recommandés par la PEB ?	Améliorer l’isolation thermique des parois existantes	+ à + + + En fonction du niveau d’isolation de base
Les ponts thermiques sont-ils évités ?	Améliorer les nœuds constructifs	+ +
Toiture non isolée ? Isolation de la toiture en bon état ? Si toiture plate, étanchéité existante en mauvais état ?	Isoler la toiture L’étanchéité est-elle de toute façon à refaire prochainement ?	+ + + Économie : 10 litres fuel/m² TR : 5…15 ans (si on doit ou non refaire l’étanchéité)
Plancher du grenier inoccupé non isolé ?	Isoler les combles	+ + + TR : 3…5 ans
Mur extérieur non isolé ? Présence de pignons aveugles ? (= grandes surfaces sans fenêtres) Pignons sensibles aux intempéries ou en mauvais état (béton, joints dégradés) ?	Isoler le mur par l’extérieur derrière bardage ou crépis Évaluer le risque de créer un pont thermique	+ Économie : 10 litres fuel/m² TR : 5 .. 25 ans Rentabilité élevée si pignons aveugles et/ou si nécessité de protéger le mur des intempéries
Mur extérieur non isolé ? Mauvaise qualité de ventilation ? Présence de moisissures ? (= sensibilité à la condensation de vapeur d’eau)	Isoler le mur par l’intérieur Evaluer le risque de créer un pont thermique Eviter l’isolation par l’intérieur si production de vapeur d’eau (douches, cuisines, …)	+ TR : 5 à 25 ans si isolation par l’intérieur
La dalle de sol située au-dessus d’un vide ventilé ou de l’extérieur est-elle suffisamment isolée ?	Isoler le plancher par l’extérieur	+ Économie : 10 litres fuel/m² TR : fonction de l’accessibilité
Isolation de la paroi extérieure au dos des radiateurs ?	Coller un isolant avec couverture réfléchissante au dos du radiateur	+ + + TR : de 1 à 3 ans

L’étanchéité à l’air

Repérer le problème

Projet à étudier

Rentabilité

Un test d’étanchéité à l’air a-t-il été réalisé ?

Les valeurs v50 et n50 sont-elles connues ?

Envisager la réalisation d’un test d’étanchéité pour évaluer les fuites d’air

à terme

La barrière d’étanchéité à l’air est-elle clairement identifiée ?

La toiture est-elle étanche à l’air ?

Les jonctions et raccords sont-ils correctement réalisés ?

Identifier et mettre en place des dispositifs d’étanchéité à l’air dans le bâtiment

Les portes et fenêtres

Repérer le problème

Projet à étudier

Rentabilité

Les coefficients de transmission thermique U des différentes fenêtres sont-ils inférieurs aux Umax recommandés par la PEB ?

Améliorer l’isolation thermique des fenêtres

Simple vitrage ?

Si le châssis est métallique, est-il à coupure thermique ?

Quel inconfort perçu par l’occupant ?

Les châssis sont-ils en bon été ? moisissures ? humidité ?

Remplacer par du double vitrage isolant

Remplacer châssis

Économie : 30 litres fuel/m²/an

TR : 20 ans mais forte amélioration du confort thermique

TR du supplément vitrage « basse émissivité » : 4 ans

Châssis étanche ? Qualité des joints ? Que se passe-t-il par grand vent ?

Inconfort des occupants ?

Quelle ventilation existante ?

Placer des joints … soit en conservant quelques joints ouverts, soit en organisant en parallèle une ventilation.

+ + +

Rentabilité élevée si actuellement jours importants.

Chauffage de l’air de ventilation = 30 % de la consommation d’un ancien bâtiment, 50% de la consommation d’un nouveau bât.

Vitrage cassé ?

Les occupants sont-ils sensibiliser aux ouverture permanentes (porte, fenêtres …) ?

Y a-t-il un sas d’entrée au bâtiment ou des fermetures automatiques ?

Remplacer le vitrage

Placer des rappels de porte automatiques

Sensibiliser les occupants

Installer un sas ou des fermetures automatiques

+ + +

Économie :
3.000 .. 5.000 litres fuel/m² d’ouverture/an

Les protections solaires

Repérer le problème

Projet à étudier

Rentabilité

Si bâtiment climatisé (ou bâtiment non climatisé mais avec surchauffe en été) : existence d’une protection vis-à-vis du rayonnement solaire ?

Les locaux climatisés et orientés à l’est, au sud ou à l’ouest sont-ils équipés de protections solaires extérieures ?

Installer une protection solaire extérieure (…150 à 250 Euros/m² de store…)

Coller un film réfléchissant

Gains : diminution des surchauffes ou économie de climatisation de l’ordre de 2,5 Euros/m²/an au sol de local climatisé.

Les stores extérieurs sont-ils automatisés ?

Automatiser les protections solaires mobiles

Audit complet avec classement des mesures à prendre ?

L’audit d’un bâtiment existant
Évaluer pour le Responsable Énergie
Calculs pour l’auditeur (xls)

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’absence de courant d’air

Valeurs recommandées

La norme européenne NBN EN 13779 (2007) et l’annexe C3 de la PEB

Ces normes proposent une plage de variation de vitesse avec une valeur par défaut en fonction de la température intérieure.

Paramètres	Situation	Plage type	Valeur par défaut
Vitesse de l’air [m/s]	Température d’air locale = 20°C	0,1 à 0,16	< 0,13
	Température d’air locale = 21°C	0,1 à 0,17	< 0,14
	Température d’air locale = 22°C	0,11 à 0,18	< 0,15
	Température d’air locale = 24°C	0,13 à 0,21	< 0,17
	Température d’air locale = 26°C	0,15 à 0,25	< 0,20

Un mouvement d’air n’est en moyenne ressenti par une personne que si sa vitesse est supérieure à 0,2 m/s : à ce moment, il est considéré comme un courant d’air.

Exemple.

Température optimale de l’air nécessaire dans la zone d’occupation d’un bureau pour garantir le confort* en fonction de la vitesse de l’air (température des parois = 19°C)*
0,15 m/s	21°C
0,4 m/s	23°C
1 m/s	25°C
Pourcentage probable de personnes ressentant un inconfort en fonction de la vitesse de l’air (température de l’air = 19°C)
0,15 m/s	6 %
0,4 m/s	12 %
1 m/s	25 %

Comment évaluer sa situation ?

Il est très difficile de mesurer les vitesses d’air dans des locaux. L’évaluation de l’inconfort lié aux courants d’air est donc purement qualitative. Pour se faire une opinion, il faut interroger les occupants, s’asseoir dans leur position de travail, … Un truc cependant, si en plaçant la main à 20 cm de l’ouverture incriminée, aucun mouvement d’air n’est ressenti, on peut considérer qu’il n’y a pas de problème de courant d’air.

Voici quelques situations pouvant poser problème :

Courants d’air dus aux infiltrations

Les courants d’air se font principalement ressentir au niveau des joints de fenêtre et de porte. Un cas typique conduisant à l’établissement d’un courant d’air est celui où une série de portes non étanches sépare un local donnant sur une façade en surpression et un local donnant sur une façade en dépression : c’est le cas habituel d’un plateau de bureaux séparés par un couloir central. Cet effet de courant d’air se fait d’autant plus ressentir que le radiateur placé devant la fenêtre ne couvre pas toute la largeur de celle-ci et ne compense pas l’infiltration d’air froid.

Le même phénomène se présente lorsqu’il y a des portes donnant sur l’extérieur et non protégées par un sas.

Des courants d’air peuvent aussi apparaître pour les bureaux situés aux étages inférieurs d’une tour lorsqu’il y a possibilité d’un mouvement ascensionnel de l’air chaud, par exemple, via une cage d’escalier ouverte sur plusieurs niveaux.

Tous ces mouvements d’air inconfortables sont facilement détectables avec la main. On peut aussi les mesurer objectivement grâce à un anémomètre à fil chaud.

Courants d’air dus au système de ventilation

Grilles placées trop bas

Schéma grilles placées trop bas.

Lorsque les grilles de ventilation en contact avec l’extérieur sont placées à hauteur d’homme, il peut y avoir des sensations de courant d’air. Par contre, ce ne sera sûrement pas le cas si les grilles sont situées à 1,8 m de haut (en partie supérieure des châssis plutôt que dans le bas).

Débits d’air pulsé importants

Si la ventilation est de type purement hygiénique, c’est-à-dire que l’air ne sert pas aussi à la climatisation, les débits pulsés mécaniquement dans les locaux ne sont généralement pas suffisants pour être ressentis par les occupants.
Cependant, ces débits peuvent augmenter dans des locaux à forte concentration comme les auditoires, les salles de réunion,…

Dans ce cas, le débit pulsé par bouche risque d’entraîner des vitesses d’air trop élevées. C’est un problème de choix des bouches. Le placement de bouches hélicoïdales permet un meilleur brassage de l’air avec des vitesses moindres.

Débits d’air pulsé trop faibles

Lorsque l’air pulsé sert aussi à la climatisation, la vitesse de l’air à la sortie des diffuseurs plafonniers doit avoir une valeur minimum d’environ 2 m/s. Si ce n’est pas le cas, l’air ne profitera pas de l’effet Coanda et chutera verticalement, provoquant un courant d’air.

Ici aussi le problème est lié à un mauvais choix de bouches. Paradoxalement, les bouches ont été choisies trop grandes, c’est-à-dire que leur vitesse de sortie est trop faible. Le courant d’air se fera ressentir sous la bouche.

Plafonniers trop rapprochés

Lorsque des diffuseurs plafonniers sont placés côte à côte, le flux d’air de chacun se rencontrant, le jet d’air résultant est propulsé vers le sol. Si les bouches sont trop rapprochées, la vitesse de ce jet risque d’être trop importante dans la zone d’occupation. Le courant d’air se fera ressentir entre les bouches.

Plafond trop bas

Un plafond bas (2,4 m) demande des bouches à forte induction (plafonnier hélicoïdal) pour lesquelles l’air se mélange très vite avec l’air ambiant. Dans le cas contraire, la vitesse de l’air pulsé risque d’être trop importante dans la zone d’occupation.

Absence de préchauffage

La sensation de courant d’air est aussi liée à la température de l’air pulsé. Pour les débits d’air importants, un défaut de préchauffage de l’air neuf peut donc être inconfortable. La température critique d’inconfort est évidemment liée à la vitesse et à le direction du jet d’air.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer les charges thermiques dues aux équipements

Exemple.

Pour visualiser l’importance thermique que peuvent avoir les équipements de bureau, voici une simulation du comportement d’un bureau standard.

Ce bureau de 30 m² au sol ne profite donc pas d’apport solaire. Une température de confort y est maintenue été comme hiver par un système de climatisation. Les consignes qui y sont associées sont :

En hiver,

en période d’occupation : T_int= 20°C
en période d’inoccupation : T_int= 15°C

En été,

en période d’occupation : T_int= 25°C
en période d’inoccupation : T_int= 30°C

Les horaires de fonctionnement sont :

occupation : de 8 à 18 h en semaine (260 jours par an).
ralenti : de 17 à 7 h en semaine et 24h sur 24 les week-ends.

En période d’occupation, des apports internes sont fournis par :

Cas 1
- 2 personnes (2 x 70 W),
- 2 lampes individuelles (2 x 18 W),
- éclairage général de 13 W/m² (390 W).
Cas 2
- 2 personnes (2 x 70 W),
- 2 lampes individuelles (2 x 18 W),
- 2 ordinateurs (2 x 160 W),
- éclairage général de 13 W/m² (390 W).
Cas 3
- 2 personnes (2 x 70 W),
- 2 lampes individuelles (2 x 18 W),
- 2 ordinateurs (2 x 160 W),
- 1 imprimante (120 W),
- 1 photocopieur (160 W),
- éclairage général de 13 W/m² (390 W).

Consommations en climatisation et en chauffage durant une année
Cas	Consom. chaudière (1)	Consom. climatiseur (2)	T° max. atteinte sans clim. (3)	Coût exploit. en chauffage (4)	Coût exploit. en refroidis. (5)	Coût exploit. total
1	798 kWh	216 kWh	30°C	27,93 €	24,3 €	52,225 €
2	330 kWh	439 kWh	32.4°C	11,55 €	49,38 €	61 €
3	110 kWh	714 kWh	35.6°C	3,85 €	80,32 €	84,175 €

Le rendement de l’installation de chauffage est estimé à 0,7.
L’efficacité frigorifique du climatiseur est estimée à 2,5 (cop = 3,5).
En été.
À 3,5 c€/kWh.
À 11,25 c€/kWh (prix moyen HT).

En hiver, lorsque les gains internes deviennent importants, les charges en chauffage diminuent. Cependant, il n’y a aucun gain, que du contraire, puisque l’on substitue une énergie électrique à une énergie fossile nettement moins chère. En été, les charges en climatisation augmentent fortement avec la charge interne. Ainsi, chaque kWatt d’équipement supplémentaire coûtera environ, 11,25 c€ par heure pour sa consommation propre plus 4 c€ pour la consommation supplémentaire du climatiseur.

Lorsque les gains de chaleur internes (occupants, éclairage, équipements) et les gains externes (soleil) sont maîtrisés et lorsque le bâtiment présente une inertie thermique suffisante, il est tout à fait possible de se passer de climatisation pour garantir le confort des occupants.

Le tableau suivant permet de se faire une idée de la puissance frigorifique qu’il faudrait installer dans un local en fonction notamment de ses équipements.

Il est évident que lorsqu’un appareil est la plupart du temps en mode stand-by (imprimantes, photocopieur, fax), c’est la puissance consommée dans ce mode qui sera prise en considération et non sa puissance maximum de fonctionnement.

Bilan thermique d’un local (source : CARRIER)
Description	–	Quantité	Unité	–	Watts Max	–	Coefficient	–	Total
1. Fenêtres exposées au soleil (ne prendre qu’une seule orientation même temps)	NE ou S	6	m²	x	200	x	0,2	=	240
	E, SE ou SO	…	m²	x	250	x	…	=	…
	O	…	m²	x	300	x	…	=	…
	NO	…	m²	x	180	x	…	=	…
Coupoles horizontales –	–	…	m²	x	400	x	…	=	…
2. Toutes fenêtres non comprises en 1.	–	…	m²	x	60	x	1	=	…
3. Murs exposés au soleil (prendre la même orientation qu’en 1.)	NO + E + SE	…	m²	x	20	x	…	=	…
	O + SO	…	m²	x	30	x	…	=	…
	S	8	m²	x	25	x	0,6	=	120
4. Tous les murs non compris en 3.	–	…	m²	x	8	x	1	=	…
5. Murs intérieurs et cloisons (tous les murs ou cloisons intérieurs adjacents à un local non climatisé)	–	…	m²	x	5	x	1	=	…
6. Plafond ou Toiture (prendre l’un ou l’autre)	local non climatisé au-dessus	…	m²	x	4	x	…	=	…
	plafond avec combles au-dessus	…	m²	x	30	x	…	=	…
	toit plat nu lourd	…	m²	x	40	x	…	=	…
	toit plat nu léger	…	m²	x	50	x	…	=	…
	toit plat et lourd	…	m²	x	30	x	…	=	…
	faux plafond léger	…	m²	x	50	x	…	=	…
7. Plancher	local non climatisé en-dessous	…	m²	x	5	x	1	=	…
	sur chaufferie	…	m²	x	20	x	1	=	…
	sur caves ou vide	…	m²	x	0	x	1	=	…
8. Ouverture permanente	à rue	…	m²	x	200	x	1	=	…
8. Ouverture permanente	à local non climatisé	…	m²	x	110	x	1	=	…
9. Éclairage et appareils électriques en fonctionnement	–	636 ou 60	W	x	1	x	1	=	636 ou 60
Tubes TL	–	390	W	x	1,25	x	1	=	390
10. Occupants	–	2	pers	x	70	x	1	=	140
11. Ventilation	naturelle (0,5 à 1 vol/h)	21	m³/h	x	2	x	1	=	42
	ou fumeurs	…	pers	x	170	x	1	=	…
	ou mécanique	…	m³/h	x	2	x	1	=	…
Total en Watts									1568 ou 992
Coefficient de déshumidification de la batterie									X 1,2
Puissance sélectionnée en Watts									1881 ou 1190

COEFFICIENTS

pas de protection solaire : 1,0protection solaire intérieure : 0,6protection solaire extérieure : 0,2vitre réfléchissante : 0,6 à 0,2
mur léger isolé : 0,6mur lourd : 0,8mur lourd isolé : 0,5
toit isolé >= 50 mm : 0,3autres cas : 1,0

Comme nous le verrons dans la suite, la mise en veille des équipements permet de diminuer fortement leur consommation, par la même occasion leur production de chaleur.

Exemple : L’exemple repris dans le tableau de dimensionnement représente le bureau décrit ci-dessus (cas 3), auquel on a adjoint des apports solaires. Dans celui-ci, il serait possible par une technique de mise en veille de diminuer de près de 40 % (1 190 W au lieu de 1 881 W), la puissance frigorifique nécessaire pour y maintenir une température 24°C par 30°C extérieur.

Un ordre de grandeur : Si on admet une très légère surchauffe en été, on peut en cas de mise en veille efficace se passer de climatisation. On estime généralement que dans les immeubles de bureaux, une climatisation devient nécessaire en été lorsque la somme des apports de chaleur dépasse 50 W/m² au sol.

Exemple : Dans l’exemple ci-dessus (bureau de 30 m²), la mise en veille des équipements fait chuter les apports de chaleur de 1 568 W à 992 W, c’est à dire de 52 W/m² à 33 W/m².

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’efficacité de la production frigorifique

L’efficacité de la production frigorifique

Un indice de mesure d’efficacité : le COP

De l’analyse du fonctionnement thermodynamique de la machine frigorifique, on déduit son efficacité énergétique. C’est le rapport entre la quantité de chaleur absorbée par l’évaporateur et la quantité d’énergie électrique totale absorbée par l’installation, soit principalement le compresseur mais également les équipements annexes (ventilateurs, pompes de circulation d’eau, … )

Efficacité théorique d’une machine frigorifique.

Le bilan énergétique d’une machine frigorifique apparaît sur le diagramme : toute l’énergie captée dans le bâtiment par l’évaporateur (II), plus l’énergie utilisée par le compresseur (I), doit être évacuée par le condenseur vers l’air extérieur (I + II).

Appliquons ceci à un climatiseur :

Évaluer l’efficacité frigorifique d’un appareil, c’est établir le rapport entre énergie frigorifique fournie et énergie électrique absorbée par le compresseur.

Quelle valeur de COP atteindre ?

On trouvera dans le tableau ci-dessous, les valeurs recommandées par le standard ARI.

Type d’équipement	COP min. recommandé (kWr/kWe)
Climatiseurs de fenêtre	2,8
Split systèmes – Jusqu’à 4 kWr – Supérieur à 4 kWr	2,8 3,0
Conditionneurs d’air monobloc À refroidissement par air – Jusqu’à 10 kWr – Supérieur à 10 kWr À refroidissement par eau	2,5 2,9 3,5
Groupes de production d’eau glacée à pistons À refroidissement par air – Jusqu’à 100 kWr – Supérieur à 100 kWr À refroidissement par eau – Jusqu’à 10 kWr – Supérieur à 10 kWr	3,0 3,0 3,7 4,0
Groupes de production d’eau glacée à vis À refroidissement par air À refroidissement par eau – Jusqu’à 800 kWr – Supérieur à 800 kWr	4,5 4,6 5,0
Groupes de production d’eau glacée centrifuges À refroidissement par air – Jusqu’à 800 kWr – Supérieur à 800 kWr A refroidissement par eau – Jusqu’à 800 kWr – Supérieur à 800 kWr	3,8 3,84,5 4,7

Conditions standard pour climatiseurs, splits et systèmes monoblocs à refroidissement par air (standard ARI 510) : conditions intérieures = 27°C, 50% HR; conditions extérieures = 35°C bulbe sec et 24°C bulbe humide.

Conditions standard pour groupes de production d’eau glacée à refroidissement par eau (standard ARI 550-92) : température départ / retour eau glacée = 6,7°C / 12,2°C ; température entrée/sortie eau de condensation = 29,4°C / 35,0°C.

Une évaluation dans les conditions nominales grâce aux catalogues

A priori, le catalogue du fabricant permet d’évaluer cette situation dans les conditions nominales.

Exemple : voici les spécifications techniques d’un climatiseur réversible présent sur le marché.

Unité intérieure			FHYB35FJ
Unité extérieure			RY35D7
Puissance frigorifique		kcal/h	3 100
		Btu/h	12 300
		kW	3,60
Puissance calorifique		kcal/h	3 500
		Btu/h	14 00
		kW	4,10
Puissance absorbée	rafraîchissement	kW	1,51
Puissance absorbée	chauffage	kW	1,33

On y repère :

– l’efficacité frigorifique, E.F. ou coefficient de performance COPfroid

puissance frigorifique / puissance absorbée = 3,6 kW / 1,5 kW = 2,4

– l’energy efficiency ratio, E.E.R

puissance frigorifique / puissance absorbée = 12,3 Btu/h / 1,5 kW = 8,2

Et si l’on souhaite utiliser l’appareil en mode chauffage :

– le coefficient de performance au condenseur, COPchaud

puissance calorifique / puissance absorbée = 4,1 kW / 1,3 kW = 3,2

Remarques.
1. Il ne faut pas confondre COPfroid et COPchaud ! Le COPchaud est le rapport entre l’énergie thermique délivrée au condenseur et l’énergie électrique demandée par le compresseur (c’est un terme qui vient de l’évaluation du rendement d’une pompe à chaleur). Alors que le COPfroid part de la chaleur captée à l’évaporateur. La confusion étant fréquente, il n’est pas inutile lorsque l’on compare le rendement des machines dans les documentations de constructeurs, de vérifier ce qui se trouve derrière l’appellation COP.

2. Il est intéressant de s’inquiéter également de l’efficacité globale de la machine frigorifique installée, c’est à dire du rapport entre le froid produit et l’ensemble de toutes les consommations électriques, y compris les ventilateurs aux échangeurs, les pompes, les tours de refroidissement,… Une machine frigorifique, avec une efficacité excellente, placée sur le toit d’un immeuble de plusieurs étages, peut voir son efficacité fortement chuter si la machine est placée en cave et que le condenseur est refroidi via un gainage d’air traversant les étages ! La consommation du ventilateur sera alors importante dans le bilan final.

Exemple.

Dans l’ouvrage « Diagnostic énergétique des installations frigorifiques industrielles » (ADEME + EDF), on propose un COP compresseur optimal de 4,8 pour un régime 13°/7°. Ce COP descend à 3,9 si on prend l’ensemble du système en compte (consommation des auxiliaires), et à 3,7 si le régime devient 11°/5° (baisse de 6 % du rendement suite à l’abaissement de 2°C à l’évaporateur).

3. L’énergie mécanique des ventilateurs et des pompes se dégrade en chaleur. Donc, non seulement le COP se dégrade par la consommation électrique des auxiliaires, mais aussi la puissance frigorifique disponible diminue.

4. À défaut de mesures spécifiques, on peut prendre une valeur de COPfroid de 4 (c’est la valeur choisie par le CSTC dans le cadre de l’élaboration de la future Réglementation flamande EPR, pour évaluer la consommation d’une machine frigorifique). À cette valeur s’ajoute une consommation globale de 8 [MJ/m².an] pour la consommation des pompes associées au système de refroidissement (soit 2,2 [kWh/m².an]). Cette valeur est réduite de moitié si une régulation de vitesse est appliquée aux pompes.

Exemple d’application

L’éclairage de 10 000 m² de bureaux entraîne aujourd’hui une puissance électrique de 125 kW (sur base de 12,5 W/m²), mais demande 31 kW complémentaires si la charge thermique de l’éclairage est reprise par une installation de conditionnement d’air, sur base d’un COPfroid de 4.

À noter que des compresseurs à vis génèrent des COP dépassant 5 ou 6, mais ce coefficient est généralement établi pour des conditions extérieures très favorables et il n’intègre pas la consommation des ventilateurs, de la tour de refroidissement, …

Comment évaluer l’efficacité énergétique d’une machine en fonctionnement ?

La procédure est complexe, il faut l’admettre. Mais pour une grande partie des installations à condensation par air, il est possible de mesurer approximativement le Delta T° des échangeurs et d’en déduire le COP de l’installation. La précision est suffisante pour déceler des anomalies à l’installation.

On mesure :

la température de l’air aspiré par le condenseur Ta (en °C) et la température de l’air à la sortie du condenseur Ts (le plus près de la sortie possible, pour éviter que cet air soit déjà mélangé avec de l’air ambiant),

la température de l’air aspiré par l’évaporateur et la température de l’air refoulé par l’évaporateur,

avec un anémomètre, la vitesse de l’air parcourant chacune des batteries (en m/sec),

avec un kWh-mètre, l’énergie absorbée par le compresseur uniquement Qa (en kWh), et éventuellement l’énergie absorbée par la totalité de l’installation Qt en kWh,

le temps de fonctionnement du compresseur t (en heures),

la surface frontale du condenseur S, c.-à-d. la surface aspirant l’air (en m²).

On calcule alors :

Puissance condenseur = S x v x 1,2 x (Ts – ta) [kW]

Le facteur 1,2 est la chaleur volumique de l’air (1,2 kJ/m³.K), et doit éventuellement être corrigée en fonction de la température.

Puissance absorbée = Qa / t [kW]

Puissance totale = Qt / t [kW]

La puissance évaporateur, l’EE (COPfroid) et le COPchaud se calculent alors aisément.

Finalement, on mesure au manomètre (demander à un frigoriste) la pression d’aspiration et de refoulement du compresseur.

En connaissant le réfrigérant, on peut déduire des tables thermodynamiques la température d’évaporation T0 [en °C] et de condensation Tc [en °C]. Sur base de ces mesures, il est possible de déduire le point de fonctionnement de l’appareil et de vérifier son adéquation avec les données du constructeur et les données du concepteur de l’installation.

Le bilan énergétique annuel

Si l’estimation ponctuelle du COP de la machine frigorifique n’est déjà pas simple, réaliser le bilan énergétique annuel de l’appareil est vraiment complexe.

Qui consomme de l’énergie ?

le compresseur Cc,
les auxiliaires permanents Cp (ventilateurs, pompes, etc.),
les auxiliaires non permanents Cnp (résistances de carter, etc.),
le dégivrage éventuel Cd (notons qu’il augmente aussi les besoins de froid en produisant de la chaleur à l’évaporateur qu’il faudra compenser par un fonctionnement supplémentaire du compresseur en cycle froid),
les pertes en réseau qui augmentent les besoins de froid, donc la durée de fonctionnement du compresseur (consommation intégrée dans cc).

La consommation globale annuelle de l’installation est :

C = cc + Cp + Cnp + Cd (kWh)

Des conditions de fonctionnement très variables

Pour évaluer ces consommations, il ne suffit pas, hélas, de multiplier la puissance des consommateurs par leur temps de fonctionnement…

En pratique, c’est un compteur électrique qui pourra totaliser les consommations, et l’historique du régulateur numérique qui pourra établir le fonctionnement sur une saison.

Reprenons cependant l’exemple d’une installation frigorifique dont le bilan thermique est décrit dans l’ouvrage de J. Bernier (« L’itinéraire d’un frigoriste » paru chez PYC- Éditions) : l’analyse est intéressante pour visualiser l’origine des consommations d’une installation.

L’installation fonctionne toute l’année avec des besoins maximum de froid (Besoin de Froid = BF) de 10 kW. Pour simplifier, on répartira la puissance frigorifique par pas de 1 kW.

BF – Besoin de Froid (kW)	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1
Durée totale heures	800	1 500	2 000	1 500	1 000	700	500	300	260	200
Durée heures condensation 50°	600	1 000	1 300	700	300	200	100	–	–	–
Durée heures condensation 40°	200	400	500	600	400	300	200	80	60	50
Durée heures condensation 30°	–	100	200	200	300	200	200	220	200	150
Exemple de répartition sur l’année des besoins de froid et des temps de fonctionnement à chaque régime (en heures).

Nous allons mettre en situation le compresseur et déterminer ainsi ses consommations partielles à chaque régime de marche. La température d’évaporation est supposée constante à – 10°C.

Consommation du compresseur

La puissance frigorifique et la puissance absorbée d’un compresseur varient suivant les températures d’évaporation et de condensation. La figure ci-dessous illustre ces variations pour notre exemple. La puissance frigorifique au régime extrême – 10/+ 50°C est de 11 kW. (On notera que les courbes utilisées correspondant aux conditions réelles de surchauffe et de sous refroidissement, et non aux conditions nominales données par le constructeur).

Reprenons maintenant notre tableau de fréquences que nous allons compléter avec :

la puissance absorbée à chaque régime,
le taux de fonctionnement (pourcentage temps de marche horaire),
le nombre d’heures de fonctionnement.

Exemple d’affaiblissement de la Production de froid en fonction
du taux d’utilisation du compresseur (Rendement de production de froid RPF).

Ainsi, l’installation étudiée doit assurer pendant 50 heures une puissance froid de 1 kW lorsque la condensation se produit à 40°C. La figure ci-dessus prévoit à ce régime 13,2 kW frigorifique. Le taux de fonctionnement sera de 1 kW/ 13,2 kW, soit 7,5 %. Mais à un tel taux de charge, le rendement de production de froid est de 80 %. Si bien que le temps de fonctionnement réel sera de :

50 heures x 1 kW / (0,80 x 13,2 kW) = 5 heures

D’une manière générale, le nombre d’heures de fonctionnement du compresseur hc à chaque fonctionnement partiel est égal à :

hc = nh x BF / (RPF x Qo)

où,

hc, le nombre d’heures de fonctionnement du compresseur
NH, le nombre d’heures d’utilisation
BF, le besoin de froid
RPF, le rendement de production de froid
Qo, la puissance frigorifique disponible à l’évaporateur

La consommation totale annuelle du compresseur est égale à la somme de toutes les consommations partielles, aux divers régimes.

Besoin de Froid – BF (kW)	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1

Régime : – 10°/50°	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
Nbre heures utilisat. NH	600	1 000	1 300	700	300	200	100	–	–	–
Puissance frigo Qo (kW)	11	11	11	11	11	11	11	–	–	–
Taux fonct. (%)	90	82	73	64	55	45	36	–	–	–
Rendement RPF (%)	100	100	100	99	99	98	98	–	–	–
Puissance absorbée (kW)	6	6	6	6	6	6	6	–	–	–
Heures fonct. hc	545	818	945	445	164	92	37	–	–	–
Consommation cc (kWh)	3 270	4 908	5 670	2 670	984	552	222	–	–	–
	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
Régime : – 10°/40°	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
Nbre heures utilisat. NH	200	400	500	600	400	300	200	80	60	50
Puissance frigo Qo (kW)	13.2	13.2	13.2	13.2	13.2	13.2	13.2	13.2	13.2	13.2
Taux fonct. (%)	76	68	61	53	45	38	30	23	15	7.5
Rendement RPF (%)	100	99	99	99	98	98	97	95	91	80
Puissance absorbée (kW)	5.6	5.6	5.6	5.6	5.6	5.66	5.6	5.6	5.6	5.6
Heures fonct. hc	152	275	306	321	185	116	62	19	10	5
Consommation cc (kWh)	851	1 542	1 713	1 800	1 039	649	347	107	56	28
	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
Régime : – 10°/30°	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
Nbre heures utilisat. NH	–	100	200	200	300	200	200	220	200	150
Puissance frigo Qo (kW)	–	15.2	15.2	15.2	15.2	15.2	15.2	15.2	15.2	15.2
Taux fonct. (%)	–	59	53	46	39	33	26	20	13	6.5
Rendement RPF (%)	–	99	99	98	98	97	95	92	89	75
Puissance absorbée (kW)	–	5.3	5.3	5.3	5.3	5.3	5.3	5.3	5.3	5.3
Heures fonct. hc	–	60	106	94	121	68	55	47	30	13
Consommation cc (kWh)	–	317	563	498	640	359	294	250	157	70

Calcul de la consommation annuelle du compresseur

En additionnant toutes les consommations partielles, on trouve pour notre exemple :

cc = 29 556 kWh/an (soit 106 400 MJ/an)

De la même manière, le temps total de fonctionnement annuel du compresseur est égal à la somme des temps de fonctionnement partiels aux divers régimes : hc = 5 091 heures.

Consommation des auxiliaires permanents

Il absorbe 500 W et va donc consommer par an :

Cp = 0,5 kW x 8 760 h = 4 380 kWh/an

Consommation des auxiliaires non permanents

Ce sont les auxiliaires asservis au fonctionnement du compresseur (ventilateur de condenseur, vanne magnétique départ liquide, résistance de carter, etc.)

Nous avons vu que le compresseur fonctionnait 5 091 heures par an. Les auxiliaires non permanents vont donc consommer :

Cnp = (0,3 + 0,01) x 5 091 + 0,02 x (8 760 – 5 091)

Cnp = 1 651 kWh/an

Consommation du dégivrage

Estimer sans observation les consommations d’un dégivrage n’est pas chose toujours facile car leur fréquence est très variable. Pour notre exemple, nous estimerons en moyenne quatre dégivrages par jour de 15 minutes (0,25 heure) à l’aide dune résistance électrique de 6 kW, ce qui conduit à une consommation annuelle de :

Cd = 6 x 0,25 x 365 x 4 = 2 188 kWh/an

Récapitulation des consommations annuelles

La consommation totale annuelle est égale à la somme des consommations de tous les composants de l’installation soit :

C = 29 556 + 4 380 + 1 651 + 2 188 = 37 775 kWh/an ( soit 136 000 MJ)

Quelle efficacité énergétique ?

BF – Besoin de Froid (kW)	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1
Nbre d’heures régime : – 10°/50°C	600	1 000	1 300	700	300	200	100	–	–	–
Nbre d’heures régime : – 10°/50° C	200	400	500	600	400	300	200	80	60	50
Nbre d’heures régime : – 10°/50°C	–	100	200	200	300	200	200	220	200	150
Total heures	800	1 500	2 000	1 500	1 000	700	500	300	260	700
BF x heures (kWh)	8 000	13 500	16 000	10 500	6 000	3 500	2 000	900	520	200

Exemple de calcul simplifié de l’énergie froid annuelle

L’énergie froid annuelle nécessaire est la somme des chiffres de la dernière ligne du tableau soit :

EF annuel = 61 120 kWh (220 000 MJ)

L’efficacité énergétique moyenne annuelle de l’installation frigorifique est le rapport entre l’énergie froid produite et l’énergie électrique consommée soit, pour notre exemple :

EEmoy = 61 120 / 37 775 = 1,62

On est loin de la valeur nominale de 2,9 pour le cop au fonctionnement (- 10°C (évaporateur) / + 30°C (condenseur) sur base des données du catalogue (15,2 kW / 5,3 kW) !

Remarque : ce coefficient EEmoy de 1,62 correspond à une installation frigorifique (« froid négatif ») et pas une installation de climatisation puisque la température d’évaporation est de – 10°C . Généralement, une installation de climatisation aura une température d’évaporation positive, et le EEmoy sera plus élevé.

Le diagnostic d’une installation existante

Les signes de surconsommation énergétique d’une installation frigorifique :

L’augmentation des temps de fonctionnement du compresseur, dont les causes sont :
- soit le manque de fluide frigorigène,
- soit l’encrassement des échangeurs (condenseur et évaporateur),
- soit encore le mauvais état du compresseur.

Le placement d’un compteur horaire de fonctionnement sur l’alimentation du compresseur est un petit investissement qui permettra de déceler une dérive de consommation.

La diminution de la température d’évaporation, dont la cause principale est l’encrassement des échangeurs.

L’augmentation du nombre de démarrages pour les petites installations (compresseurs hermétiques des split-systems par exemple) ou du nombre de cylindres ou de compresseurs en service. Ceci est généralement dû à un encrassement du condenseur, à des fuites de réfrigérant ou à une mauvaise alimentation de réfrigérant liquide des détendeurs. Ils ne peuvent être pris en compte que si les autres paramètres restent constants, c’est-à-dire pour des conditions ambiantes identiques (même demande au point de vue température et humidité relative) et pour des conditions extérieures identiques (température de condensation, apports internes et externes).

Les tests à effectuer

Les tests à effectuer consistent :

Soit à donner des indications sur un fonctionnement anormal de l’installation (mesure du courant absorbé en fonctionnement continu et comparaison avec le courant nominal, comptage des heures de fonctionnement, mesure du débit de l’eau de la tour de refroidissement et du débit d’eau glacée,…).

Soit à vérifier l’efficacité énergétique de l’installation frigorifique, c’est-à-dire le rapport entre la puissance électrique absorbée et la puissance frigorifique fournie.

L’énergie du compresseur peut alors être déduite puisque l’on sait que les relations suivantes sont toujours vérifiées :

Puissance évaporateur + puissance compresseur = puissance condenseur

Énergie évaporateur + énergie compresseur = énergie condenseur

Pour vérifier la qualité de l’installation, il faut établir ce bilan à plusieurs régimes de fonctionnement et le comparer à la courbe d’efficacité en fonction de la charge du constructeur.

Chaque installation est particulière et il est donc difficile de comparer sa consommation à des ratios standards. Les seules références sont : soit celles données par le constructeur, soit l’installation elle-même, à une période antérieure, lorsqu’elle était soumise à une charge similaire.

Remarque.
Une des principales consommation énergétique est liée à la mise en dérogation des fonctions automatiques de régulation. Dès lors, en entrant dans le chaufferie, un coup d’oeil vers l’armoire électrique renseignera l’auditeur : bouton vert = marche, bouton orange = dérogation, bouton rouge = arrêt.

La rentabilité énergétique des interventions de maintenance

La rentabilité énergétique des opérations de contrôle et de maintenance n’est pas évidente à chiffrer.

Toutefois, on peut donner les économies suivantes (chiffres établis sur base de l’expérience de la société SECA mais qui n’ont pas fait l’objet de mesures en laboratoire), :

Nettoyages réguliers (au moins annuel) des condenseurs à air et des évaporateurs directs : rentabilité de 10 à 30 %
- 10 % dans le cas d’un encrassement faible,
- 30 % si ce nettoyage n’a jamais été réalisé.

Nettoyage des échangeurs fluide frigorigène – eau (évaporateur et condenseur) : rentabilité de 15 à 25 %

L’absence d’entretien peut créer des surconsommations importantes :

dégradation de la qualité de l’eau du circuit de condensation, absence d’installation d’adoucissement et de traitement anti-algues : surconsommation de 5 à 20 %;

engorgement des filtres déshydrateurs sur le circuit de fluide frigorigène : surconsommation de 10 à 15 %;

Exemple.

Voici les résultats dune simulation informatique réalisée par Mr De Smet de l’ABF.

Soit une machine frigorifique conçue pour fonctionner 16 heures sur 24 au régime – 10°/40° avec des gaz aspirés à + 10°, et avec un sous-refroidissement liquide de 6 K.

Elle présente un manque d’entretien et une dégradation de l’isolation. Elle fonctionne à – 15° (évaporateur partiellement pris en glace), à + 50° (condenseur encrassé), avec une température d’aspiration des gaz de + 15° (isolation des conduites endommagée).

Résultats : elle devra tourner 23h/24 pour un même bilan frigorifique et consommera 39 % d’énergie en plus.

En appliquant ceci à un groupe de 7,5 CV en fonctionnement 4 000 heures par an, cela entraîne une surconsommation de 6 789 kWh/an, soit un surcoût annuel de 1086 € (à 0,16 €/kWh) De quoi faire entretenir l’installation convenablement !

L’analyse de la puissance frigorifique installée

Pas besoin d’un camion si une camionnette suffit ! Une installation surdimensionnée génère des pertes de fonctionnement supplémentaires…

Comment évaluer les puissances frigorifiques nécessaires ? Quels sont les ratios ?

On considère généralement qu’une climatisation devient nécessaire dans un local si l’ensemble des apports thermiques dépasse 50 W/m² au sol.

Pour refroidir un local (bureau, par ex), on installera une puissance frigorifique de 60 à 80 W/m² utile (hors circulations) lorsque les besoins sont limités :

Soit parce que des mesures particulières ont été prises pour limiter les apports solaires (stores extérieurs) ou les charges internes (éclairage performant, bureautique avec gestion des puissances,…).

Soit parce qu’il s’agit d’un bâtiment ancien, à forte inertie, pour lequel on souhaite simplement compenser les charges nouvelles apportées par le développement de la bureautique.

On atteindra des puissances de 80 à 120 W/m² lorsque des apports solaires non maîtrisés viennent s’ajouter aux charges internes. Un cas critique apparaît dans les locaux d’angle puisque ceux-ci cumulent les apports solaires de 2 orientations différentes de façade (au pire : un local avec des baies vitrées au Sud et à l’Ouest…).

Des valeurs dépassant 150 W/m² apparaissent lorsque des charges ponctuelles supplémentaires sont placées

salle informatique,
salle de réunion ou de formation,
…

Calculs

Pour se faire une première idée des puissances frigorifiques en jeu dans un local, et l’importance relative de chaque source de chaleur, un logiciel d’évaluation est à disposition : cliquez ici !

L’intérêt d’une récupération de chaleur au condenseur

Principe

Une machine frigorifique extrait la chaleur excédentaire du bâtiment et la rejette à l’extérieur.

Si des besoins de chauffage (de locaux, d’eau chaude sanitaire, …) sont présents simultanément dans le bâtiment, il semble alors logique de tenter de récupérer la chaleur sur le condenseur de la machine frigorifique.

Par exemple, un supermarché Delhaize à Bruxelles évacue la chaleur du condenseur du groupe frigorifique (armoires de congélation) en créant un rideau d’air chaud à l’entrée du magasin. En été, la chaleur est déviée en toiture par un clapet.

Domaines d’application

Dans le bâtiment tertiaire, cette technique est moins évidente qu’elle n’en a l’air :

parce que des besoins de réfrigération constants toute l’année existent peu,

parce que les besoins de chauffage et de refroidissement apparaissent généralement en opposition (lorsque les besoins de froid augmentent, les besoins de chauffage diminuent…).

Seul un local informatique présente des besoins de refroidissement permanent, été comme hiver. Mais ce local est traité généralement à partir d’une machine indépendante et celle-ci pourra être refroidie directement par l’air extérieur, en by-passant la machine frigorifique (technique de free-chilling).

Enfin, si l’on imagine un transfert directement au niveau des locaux (refroidir le cœur du bâtiment et réchauffer les locaux en façades), le système DRV (Débit de Réfrigérant Variable) dispose d’une version avec récupération d’énergie apte à réaliser ce type de transfert.

Il n’empêche que si le bâtiment comprend simultanément des besoins de froid (centrale frigorifique de la cuisine collective) et des besoins de chauffage (eau chaude sanitaire des douches), il semble clair qu’une récupération d’énergie doit être étudiée par un bureau d’études.

Des ballons de préchauffage de l’eau chaude sanitaire pré-équipés d’un échangeur en série avec le condenseur de la machine frigorifique existent sur le marché.

Améliorer

Pour plus d’infos : la mise en place d’une récupération de chaleur au condenseur.

La technique du free-chilling peut-elle s’appliquer ?

Le principe de base du free-chilling est simple :

Lorsque la température extérieure descend sous les … 12°…10°…, l’eau est directement refroidie par l’air extérieur et la machine frigorifique est mise à l’arrêt.

Quelles sont les installations adaptées au free-chilling ?

L’économie d’énergie est évidente si des besoins de refroidissement existent en hiver.

L’intérêt est augmenté si les échangeurs des unités terminales travaillent à « haute » température : ce sera le cas de plafonds froids, ou de ventilos-convecteurs surdimensionnés pour travailler au régime 12°-17°,… Si l’installation demande une puissance de refroidissement faible (de l’ordre de 60 W/m²), on peut même faire travailler les plafonds froids au régime 17° – 19°C, ce qui permet un refroidissement par l’air extérieur pendant un plus long moment de l’année.

De plus, si l’installation dispose déjà d’un refroidissement à eau, une adaptation sera aisée : l’investissement est alors pratiquement nul !

Améliorer

Pour plus d’infos : la mise en place d’un free-chilling.

Y a-t-il intérêt à placer un stockage de froid ?

Deux techniques sont possibles

insérer une bâche d’eau glacée dans le circuit (sorte de très grand ballon tampon),
créer un stock de glace la nuit et la faire fondre en journée afin de refroidir l’eau glacée du bâtiment.

L’intérêt d’un stockage de froid

D’emblée, soyons clairs : si la bâche d’eau glacée permet d’améliorer le rendement du compresseur (augmentation de la durée de fonctionnement des compresseurs), le stockage de froid ne génère lui aucune économie d’énergie.

Pourtant, le stockage de froid est intéressant à plus d’un titre :

Diminution de la facture électrique

Le kWh frigorifique produit la nuit et/ou en dehors des heures de pointe revient nettement moins cher.

Si la réserve de froid est utilisée au moment de la pointe ¼ horaire du bâtiment, les compresseurs peuvent être délestés, ce qui permet de réelles économies financières sur le coût de la pointe.

Mais lorsque la machine frigorifique « fait de la glace », la température à l’évaporation descend. Elle travaille avec un moins bon rendement que lors du régime normal de préparation de l’eau glacée ! Ceci est partiellement contrebalancé par le fait que la température de condensation va également pouvoir diminuer, suite aux températures plus fraîches de la nuit.

La puissance de la machine frigorifique descend à 60 % … 70 % de sa valeur nominale lorsqu’elle prépare de l’eau glacée. Par exemple, voici l’évolution pour une machine particulière : la puissance lors de la charge de nuit est donc réduite à 324 kW / 458 kW = 71 % de la valeur nominale.

Diminution de la puissance frigorifique installée

Pour les nouvelles installations, il y aura diminution de la puissance frigorifique installée, par étalement de la charge dans le temps, et donc diminution de l’investissement initial en machines frigorifiques et équipements annexes.

Pour les installations existantes, on peut augmenter la charge frigorifique sans augmentation de la puissance électrique installée (c’est intéressant pour des bâtiments en rénovation dont on souhaite augmenter l’équipement bureautique, sans devoir augmenter la puissance du transformateur).

Réduction de l’encombrement des condenseurs/tours de refroidissement en toiture

C’est un avantage lié à l’absence de placement d’une machine frigorifique supplémentaire, mais il faut prévoir la place du stockage lui-même…

Le stockage thermique est volumineux et sera donc généralement limité à une part de la consommation journalière.

Réserve stratégique de froid en cas de rupture de la machine frigorifique

possibilité d’un secours partiel (quelques heures seulement…) en cas de panne de la machine frigorifique ou d’interruption de la fourniture d’énergie électrique, seules les pompes étant alimentées par le groupe de secours. C’est une sécurité parfois recherchée pour les salles ordinateur ou télécommunication.

La rentabilité d’un stockage de glace

La rentabilité d’un stockage de glace s’établit par le rapport entre le surcoût au niveau de l’installation frigorifique et l’économie financière réalisée.

Le surcoût est estimé entre 20 et 30 % de l’installation frigorifique initiale. Cette estimation comprend :

Les bacs à glace : on peut compter 30 €/kWh de stockage pour une petite installation de 2 000 kWh, 25 €/kWh pour une installation de 5 000 kWh, 20 €/kWh pour une belle installation de 10 000 kWh.

Les équipements annexes : pompes, échangeurs,…

L’installation de régulation plus complexe pour la gestion des cycles charge-décharge.

La déduction du prix de la machine frigorifique que l’on a pu économiser.

Ce qui est difficile à chiffrer et qui constitue un frein majeur du développement du stockage de nuit, c’est le volume nécessaire dans le bâtiment pour entreposer les bacs !…

L’économie financière est essentiellement résultante de l’écrêtage de la pointe quart-horaire. L’économie réalisée sur le coût moindre du kWh de nuit par rapport au kWh de jour est proportionnellement plus faible.

Par exemple, prenons le tarif « binôme A – Éclairage » :

Le prix du kWh de jour est de 6,23 c€/kWh (HTVA) contre 4,33 c€/kWh la nuit. En passant dune production de jour vers une production de nuit, l’économie est donc de 21 %. Mais le fait de produire de la glace engendre un abaissement de la température d’évaporation, et le compresseur n’apprécie pas !

Ainsi, un compresseur qui voit la température d’évaporation passer de + 2°C à – 5°C voit son rendement baisser de 20 % environ. Si, parce qu’un échangeur intermédiaire supplémentaire est placé, la température d’évaporation passe à – 10°C, le rendement chute de 30 %… ! En y ajoutant quelques pertes inévitables par les parois des bacs, et les consommations des pompes,… tout le bénéfice est mangé !

Il n’empêche que les installations à – 5°C sont possibles et que l’on peut sélectionner des machines frigorifiques capables de valoriser la faible température nocturne (et donc la faible température de condensation).

Mais c’est sur le coût de la pointe de puissance que le gros de l’économie doit être trouvé (7,8 €/kW de pointe, chaque mois) ! Le temps de retour du projet pour une installation électrique de 500 kW et plus descend sous les 3 ans, d’après les fournisseurs.

Chaque scénario doit être étudié sérieusement. Ainsi, un bâtiment avec une prédominance de consommation électrique en été aura avantage à choisir le tarif horo-saisonnier. Dans ce cas, le délestage du groupe frigorifique durant le 4 mois d’hiver sera très rentable : 13,5 €/kW HTVA. Mais c’est également le moment où la demande de froid est la plus faible… L’équipement peut-il s’amortir sur ces mois d’hiver ?

Améliorer

Pour plus d’infos : la mise en place d’un stockage de froid.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer la motivation des occupants

L’URE ? Ils s’en moquent !… Pourquoi ?

Quand on ne se sent pas concerné par un problème, on ne se motive pas non plus pour le résoudre.

L’URE est un but de système, nous l’avons déjà vu. Il ne fait pas partie des préoccupations professionnelles de beaucoup d’acteurs à l’intérieur d’une institution.

Ces acteurs ne recherchent donc pas des informations qu’ils considèrent comme peu utiles.

De plus, personne ne pense non plus à leur fournir ces informations.

Il faut bien admettre que l’énergie n’est devenue une préoccupation qu’à partir du moment où son prix a augmenté considérablement. Cette préoccupation générale dans les années 70 s’est beaucoup altérée à partir de 1985.

Si l’URE continue à rester une préoccupation à la maison, ce n’est pas la même chose au travail. Chez soi, on connaît le montant des factures, on les paie soi-même, les gratifications sont immédiates si l’on consomme moins. De plus, on peut parfois se sentir concerné par des comportements éco-civiques parce qu’on maîtrise l’ensemble du processus de l’utilisation de l’énergie.

Il en va tout autrement dans les institutions publiques. Les modalités pratiques d’utilisation des appareils échappent souvent à l’utilisateur. Il ne contrôle pas grand chose : la température lui est souvent imposée. Quand il peut modifier les températures lui-même, sa marge de manœuvre est souvent restreinte …

Les utilisateurs ont aussi rarement de l’information sur les résultats obtenus après une campagne de sensibilisation aux économies d’énergie. Ils ne se rendent pas compte de ce que coûtent les gaspillages : le plus souvent, ils ne voient jamais les factures.

Et pour les personnes qui sont chargées de la comptabilité, elles paient des montants fixes tous les mois ou tous les deux mois et c’est seulement en fin d’année qu’arrive un réajustement annuel qui conditionnera le montant des factures suivantes. On ne paie donc pas au fur et à mesure des consommations.

Souvent, on pense aussi que ce sont les investissements techniques (onéreux, ceux-là) qui permettront de faire chuter le prix des factures, bien plus que des comportements raisonnables.

Et enfin, l’énergie est considérée comme indispensable, une dépense à laquelle on n’échappe pas.

Difficile de développer une vue globale dans ce contexte, d’autant que le montant des factures d’énergie est parfois bien moins élevé que celui d’autres dépenses.

Gérer

Pour agir et organiser une campagne de sensibilisation.

Ils sont démotivés !… Pourquoi ?

Plusieurs explications sont possibles pour ce type de problème.

L’URE n’a pas de sens pour les personnes à qui vous demandez de modifier des comportements (voir « Ils sont si peu motivés. Pourquoi ?« ). Ou plus probablement, d’autres choses ont bien plus de sens.

Ils ne sont pas suffisamment associés ou ils ont été mal associés aux décisions et ils sont donc peu motivés. En effet, les êtres humains sont surtout motivés par des objectifs qu’ils se fixent eux-mêmes ou s’ils parviennent à définir eux-mêmes comment atteindre des objectifs qu’on leur impose.

Même associées au projet, certaines personnes ne percevront pas en quoi ce projet leur permet d’atteindre d’autres objectifs importants pour elles. Le responsable énergie aura alors l’impression qu’il ne « peut rien leur demander ».

La lenteur, la lourdeur, l’inertie, les conflits liés à la participation des acteurs à un projet URE (ou tout autre projet d’ailleurs) ont le don de démotiver ces personnes qui pensent que l’efficacité immédiate est à rechercher. Sans se rendre compte que d’autres procédures plus « expéditives » sont loin d’être aussi efficaces que dans leurs pensées, elles se démotivent en mettant en avant « tout ce temps perdu en discussion stérile ».

Mais il se pourrait aussi que ce comportement ne soit rien d’autre que l’expression d’une « résistance au changement » que la plupart des individus adoptent assez spontanément, surtout lorsque le changement demandé est nouveau, qu’ils n’ont pas encore eu le temps de s’habituer ou d’expérimenter les conséquences réelles pour eux du changement demandé. C’est l’expression de l’adage « il vaut mieux prévenir que guérir ! ». On fait cela notamment pour éviter de rester sans aucun pouvoir dans une situation qui nous est imposée.

Gérer	Pour agir et gérer les conflits.
Gérer	Pour agir et surmonter son propres découragement.

Je suis toujours le dernier informé !… Pourquoi ?

Pour répondre à cette question, plusieurs explications sont possibles.

D’une manière générale, il faut bien admettre que les filières de communication informelles sont bien plus souvent utilisées que les autres. Il est en effet assez fréquent de constater que dans une organisation, c’est radio-couloir qui a le taux d’écoute le plus grand !

Les précédentes demandes n’ont pas été suivies d’effets, pour des raisons qui vous sont ou non imputables. Les utilisateurs essaient donc quelque chose qui leur semble plus efficace.

Il se pourrait aussi que les enjeux (conséquence positive ou négative de ce qu’ils font) soient très importants pour ces utilisateurs. Ils passent par « la bande » parce que c’est plus facile, que ça permet à plus de gens d’être au courant, que c’est une manière de montrer aux décideurs que l’énergie n’est pas une priorité pour eux …

Utiliser une filière personnelle pour faire passer une information au lieu de la filière « logique », c’est aussi utiliser son « pouvoir stratégique » (voir « Tout est bloqué. Pourquoi ?« ) Pour atteindre les objectifs qu’ils se fixent, de manière consciente ou inconsciente, les utilisateurs ont recours à des stratégies de communication et de persuasion. Passer « par la bande » peut être une de ces stratégies.

Le confort au travail (ne pas avoir froid souvent) est un objectif personnel qui paraît très important à certaines personnes. Elles attachent donc de l’importance à garder une maîtrise sur des éléments de leur environnement en relation avec cet objectif. Choisir sa filière d’information peut dès lors être vu comme une manière de garder la maîtrise sur le « chaud » indispensable…

Gérer

Pour agir et déjouer les blocages institutionnels.

Ils sont d’accord, mais rien ne bouge ! … Pourquoi ?

Les mentalités changent … petit à petit.

Une information unique, présentée une seule fois, une lettre ou un discours, même bien faits, prenant en compte ce qui est important pour l’interlocuteur, énonçant des raisons très compréhensibles et même valables pour les gens sera souvent insuffisante pour faire changer les mentalités. « S’ils continuent à n’en faire qu’à leur tête », c’est notamment parce que les messages comportant des raisons de changer et des manières de changer n’ont pas été suffisamment renouvelés.

Pour que des personnes intègrent des changements, il faut que leur environnement soit favorable à ces transformations et à leur persistance.
Ce n’est pas le cas ici. Les personnes n’ont sans doute pas été suffisamment associées aux changements ou elles ont été mal associées au changement. Elles ont l’impression « qu’on les manipule ». Les décisions les concernant n’ont pas été prises en groupe. Il n’existe pas suffisamment de relations personnelles entre les « décideurs » et les personnes impliquées directement par les changements.

Les gens ne changent pas d’habitude s’ils n’ont pas d’information.

Mais avoir été informé ne suffit en général pas, il faut encore que la personne soit réceptive au message et le comprenne. Et comme les gens ne changent, en général, pas de comportement pour rien ou simplement pour vous faire plaisir, il est important de leur expliquer pourquoi un changement est souhaité et ce qu’ils vont y perdre et y gagner.

Le « pourquoi » doit avoir une valeur pour eux. Alors le message aura plus de chances d’être accepté « vraiment ». De plus, il faut avoir fait l’expérience des conséquences réelles du changement pour se motiver à l’intégrer comme un nouvelle habitude et pour cela il faut nécessairement du temps.

Gérer

Pour se faire entendre et convaincre sa hiérarchie.

Ils se comparent avec un plus gaspilleur qu’eux… pour ne rien faire ! Pourquoi ?

S’il y a d’importants investissements techniques à réaliser, il faut dans la mesure du possible commencer par là. Dans la situation décrite, bien des personnes se démotivent parce qu’elles pensent que leurs efforts devraient être trop importants pour un résultat qu’elles savent dérisoire. Dans ce cas, leur comportement est très compréhensible et il n’est pas nécessaire de l’expliquer autrement. Quand les décisions concernant les investissements techniques ont été prises, on peut commencer aussi à agir parallèlement sur les comportements.

Dans d’autres circonstances, l’origine du comportement décrit peut se trouver chez des personnes qui ne trouvent pas de sens ou n’acceptent aucune des raisons invoquées à acquérir de nouveaux comportements URE. Il nous faut rappeler ici que les « bonnes raisons » de changer de comportements sont individuelles et que ce qui a du sens pour quelqu’un n’en a pas nécessairement pour tout le monde. Il est donc possible que trop peu de « pourquoi » aient été diffusés pour acquérir de nouveaux comportements URE.
Mais il se peut aussi que le canal de communication utilisé pour diffuser ce type d’information ne convienne pas dans la situation particulière. Exemple : des affiches mal placées, parution une seule fois dans un journal interne que peu de personnes lisent …

Résister au changement est normal pour des personnes qui n’ont pas eu grand-chose à dire dans les modifications qu’elles sont tout à coup obligées d’accepter. On peut certes le déplorer; toutefois, c’est une conséquence non voulue d’une situation et il vaut mieux ne pas l’imputer à la mauvaise volonté des acteurs. De toute façon, juger en accusant les gens est peu efficace; on ne peut bâtir sur une telle base.

Gérer

Pour agir en organisant une campagne de sensibilisation.

Ils vandalisent l’installation ! … Pourquoi ?

Il est préférable souvent de ne pas tout automatiser. D’abord parce que l’automatisation favorise l’apparition du vandalisme, ensuite parce qu’il existe certaines personnes qui baissent le radiateur quand il fait 22° au lieu d’ouvrir la fenêtre … si elles ont le choix !

La liberté d’un individu dans un groupe est toujours bien limitée quelque part par un autre individu et cette situation engendre ce que certains auteurs ont appelé le « stress social ». A l’intérieur d’une organisation, les contraintes sont nombreuses et omniprésentes. Le stress social est fait de tous ces « stresseurs organisationnels » avec lesquels nous devons vivre tous les jours.

Les stresseurs organisationnels sont un facteur important dans les troubles dus au stress : l’individu les identifie difficilement comme facteurs de stress. Ces stresseurs sont constants, quotidiens et souvent on a l’impression qu’on ne peut rien y faire.

Pour minimiser l’impact de ce stress diffus et impalpable sur leur santé, beaucoup d’humains, sans le savoir, tentent de reprendre une maîtrise sur quelque chose dans les situations qu’ils sont amenés à vivre.

Ils mettent ainsi en place des stratégies qui leur permettent de récupérer le sentiment qu’ils peuvent influer sur les choses et les êtres.

Le fait « d’avoir du pouvoir » sur la situation augmente l’estime de soi et est de nature à prévenir les troubles physiologiques et émotionnels résultant du stress.
Le vandalisme est un comportement permettant de maîtriser une situation qui échappe à l’individu. Comme le fait d’avoir trop froid ou trop chaud est lui-même un stress pour un organisme vivant, il est assez fréquent de voir se développer des comportements aberrants dans des situations où la personne ne peut rien faire d’autre pour elle-même que de vandaliser une vanne.

Gérer	Pour agir et gérer les conflits.
Gérer	Pour agir en organisant une campagne de sensibilisation.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer la qualité de l’air en cuisine

Recommandations : les critères de qualité de l’air

Source d’informations
Les valeurs qui suivent pour les différents critères de qualité de l’air sont issues du « guide de la ventilation des cuisines professionnelles » élaboré entre autres par les syndicats français UNICLIMA et le Syneg.

1. Le confort thermique

La température ambiante

Dans les cuisines collectives des températures de 20°C en hiver et de 28°C en été sont considérées comme acceptables. Ceci impose, en principe, de chauffer l’air en hiver et de le rafraîchir en été (dans le cas d’une pulsion mécanique).

Si la climatisation est inexistante, on autorise une température intérieure telle que la différence de température entre l’extérieure à l’ombre et l’intérieure soit limitée à 6°C. En cas de température élevée à l’extérieure, les températures intérieures autorisées sont, de ce fait, relativement élevées. Dans ce cas, la sensation de chaleur est diminuée par la vitesse de l’air.

L’asymétrie de rayonnement

Le confort dans un local dépend non seulement de la température de l’air mais aussi de la température des parois. De plus, des températures de parois fort différentes dans un même local peuvent engendrer un inconfort.

Dans une cuisine, l’asymétrie de rayonnement entre les appareils de cuisson et les parois environnantes est considérable puisque la différence de température de rayonnement est en général très supérieure à 20°C.

La vitesse de l’air

Évaluer

Vous trouverez les valeurs admises pour la vitesse de l’air.

L’humidité relative de l’air

Compte tenu des dégagements de vapeur d’eau, il est difficile de limiter l’humidité relative. On veille essentiellement à éviter les problèmes de condensation sur les parois.

On tolère jusqu’à 70 % d’humidité relative avec une augmentation du poids d’eau dans l’air de 5 g./kg d’air sec entre l’air introduit et l’air ambiant.

Synthèse des critères à respecter

en hiver, température ambiante supérieure à 20°C,
en été, écart de température entre l’extérieur et l’intérieur limité à 6°C,
vitesse de l’air comprise entre 0,3 et 0,5 m/s,
humidité relative : 70 %,
gradient vertical de température < 3 K/m.

Remarque : certains fabricants ont comme repère une puissance d’équipement de 100 W/m². Au-delà de cette valeur, il est très difficile d’obtenir une ventilation satisfaisante.

2. Les dégagements gazeux

Outre la gêne thermique et un inconfort, les dégagements gazeux peuvent engendrer, une intoxication du personnel.

En outre la concentration en gaz carbonique (CO₂) doit être limitée à 1 000 ppm.

Évaluer

Si vous voulez en savoir plus sur les concentration maximum en CO_2.

Comment évaluer sa situation

Par mesure des différents paramètres de qualité de l’air ou par estimation.

Pour évaluer sa situation on mesure la température et l’humidité à l’intérieur du local.

Évaluer	Pour savoir comment évaluer la vitesse de l’air dans le locale.
Concevoir	Au niveau de l’asymétrie de rayonnement, une bonne isolation des parois verticales des appareils de cuisson et une introduction de l’air neuf directement au niveau des cuisiniers, sont des indices d’une minimisation de cette source d’inconfort.

On peut aussi mesurer les concentrations en CO₂ avec un détecteur de CO₂ ou un chromatographe.

Par comparaison des débits extraits et pulsés avec les valeurs recommandées et par évaluation de l’efficacité de la hotte

Comparaison des débits extraits et pulsés avec les valeurs recommandées

On peut mesurer les débits d’extraction et de pulsion dans la cuisine.

Au niveau de l’extraction, les mesures de débits s’effectuent au niveau de chaque filtre et au niveau de la gaine. On les effectue à l’aide d’un appareil appelé anémomètre.

1. Contrôle de l’aspiration des filtres

L’anémomètre est placé devant chaque filtre afin de noter la vitesse de passage de l’air. On reporte ensuite les résultats dans un tableau du type de celui ci-dessous :

Zone d’aspiration	S (surface) [m²]	v (vitesse) [m/s]	Débit horaire = S x v x 3 600 [m³/h]
Grillade :
Filtre n°1	xxx	xxx	xxx
Filtre n°2	xxx	xxx	xxx
Friteuse :
Filtre n°3	xxx	xxx	xxx
Total débit avant filtrage	xxx	xxx	xxx

2. Contrôle du débit de la gaine

L’anémomètre placé ensuite à l’intérieur de la gaine en différents points donne la vitesse moyenne de passage de l’air.

Le débit après filtrage est donné en effectuant le même calcul :

v x S x 3 600 [m³/h]

Où :

S = section de la gaine [m²],
v = vitesse moyenne de passage de l’air [m/s].

3. Comparaison avec les valeurs recommandées

On vérifie la concordance des débits avant filtrage, après filtrage, pour chacun des appareils.

Concevoir

Pour en savoir plus sur le choix des débits de ventilation.

La connaissance du débit d’extraction permet également de calculer la vitesse frontale de l’air au niveau de la hotte.

Pour bien évacuer les graisses, cette vitesse doit être suffisante. Au dessus d’une friteuse par exemple, elle doit être de = 0,5 m/s pour une hotte à extraction simple.

Évaluation de l’efficacité de la hotte

Pour déterminer l’efficacité d’une hotte, on libère un gaz traceur (N₂O) juste au-dessus des plaques de cuisson. On mesure la concentration au niveau du conduit d’extraction. On compare ensuite cette mesure à la concentration idéale. Celle-ci est obtenue en injectant directement le gaz traceur dans le conduit d’extraction.

Le rendement de captation S (en %) = (C_x – C₀) / (Créf. – C₀)

Où :

C_x = concentration à l’extraction en gaz traceur émis à la plaque de cuisson.
Cr_éf. = concentration à l’extraction en gaz traceur injecté directement dans le conduit.
C₀ = concentration dans l’air ambiant.

L’efficacité de captage est fonction du débit d’extraction et du système utilisé (hotte basse, hotte hautes, plafonds filtrants, hotte à induction) et de sa qualité.

Moins bon et meilleur rendements.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’infrastructure et le respect de l’hygiène des mets

Dispositions des locaux

La cuisine

Le plan de la cuisine indique l’emplacement des différents locaux les uns par rapport aux autres et le cheminement des matières premières et ingrédients durant le stockage, la préparation et la distribution des denrées alimentaires (= le principe de la marche en avant).
Le plan doit répondre aux exigences suivantes :

Il y a une séparation stricte entre les zones « sales » (telles que locaux d’entreposage, local de déballage, endroit pour nettoyer les légumes, local vide poubelles) et les zones « propres » (endroit pour préparer les plats froids et chauds). Les lignes « sales » et « propres » ne peuvent pas se croiser. C’est le principe de « la marche en avant« .

La cuisine se compose de locaux séparés pour nettoyer les légumes, préparer les plats froids, préparer les plats chauds et faire la vaisselle. Ces locaux sont disposés suivant le principe de la marche en avant.

La procédure de réception des marchandises, jusqu’à sa conclusion, doit être organisée de manière à ce que les fournisseurs n’entrent pas dans les locaux de préparation.

Par manque de place dans les cuisines, les erreurs suivantes peuvent se produire :

lignes « sales » et « propres » qui se croisent,

pas de séparation entre zones de travail « sales » et « propres ».
Exemple : le nettoyage des salades et la préparation d’une assiette froide se fait au même endroit.
Exemple : découper du poulet cru sur une planche et ensuite sur la même planche découper des tomates sans avoir nettoyer et désinfecter la planche.

Les solutions définitives se traduisent en général par des modifications constructives, qui sont souvent de nature radicale et non réalisables dans l’immédiat. Dès lors, des mesures organisationnelles s’imposent afin d’améliorer provisoirement la situation, comme éviter le croisement des lignes « sale » et « propre » ou prendre des mesures préventives contre la contamination de la nourriture et/ou du matériel.

Ces mesures peuvent consister à :

Dissocier dans le temps les opérations « sales » et « propres », froides et chaudes par exemple en prévoyant une séparation nette entre le service des snacks froids et des boissons, le service des repas chauds, le nettoyage des légumes, le lavage du matériel et de la vaisselle sale, etc..

Prévoir une opération de nettoyage et de désinfection intermédiaire entre la fin du traitement des produits crus et le début du traitement des produits préparés.

Ne pas organiser l’approvisionnement des locaux d’entreposage pendant l’activité de préparation des aliments.

Toujours couvrir les produits préparés lors de leurs transport et conservation.

Le restaurant

La disposition du restaurant ou de la cantine doit être telle qu’elle permette de servir les repas de manière efficiente et hygiénique.

Le flux de retour de la vaisselle sale en provenance du restaurant ne peut pas transiter par la zone de délivrance des plats aux consommateurs et ne peut pas croiser la ligne de préparation des plats (« Contamination croisée« ).

Si cela s’avère impossible, il faut veiller à éviter la contamination croisée entre la vaisselle sale et les plats servis par dissociation dans le temps et par une opération de nettoyage.

La note horéca – « La ventilation dans l’horéca » du CSTC précise ce qui suit :

Si le restaurant ou la cafétéria a une superficie de plus de 50 m² et qu’il est autorisé d’y fumer, un emplacement distinct doit être réservé aux fumeurs. Cet emplacement ne peut s’élever à plus de la moitié de la superficie totale de l’endroit fermé. Cet emplacement ne doit pas spécialement être séparé matériellement du reste du lieu fermé, mais doit alors être indiqué par tous moyens permettant de le situer.

Un bon aménagement consiste à éviter que l’atmosphère enfumée ne soit entraînée vers la zone non-fumeurs. Étant donné que l’air se déplace d’une zone à haute pression vers une zone à basse pression, la zone fumeurs doit se trouver à l’endroit où la pression est la plus basse (près de l’endroit où l’air sort).

Remarque : ce dernier paragraphe ne fait pas directement partie de l’arrêté sur l’hygiène des denrées alimentaires. En effet, celui-ci donne des obligations de résultats et non de moyens. Les moyens sont par contre mieux précisés par les différents arrêtés sur la ventilation dans l’horéca.

Les installations sanitaires

Les toilettes ne peuvent en aucun cas avoir des portes ou des fenêtres qui communiquent directement avec les cuisines (il faut toujours qu’il y ait au moins 2 portes entre le WC et la cuisine à moins que ce WC soit très éloigné de la cuisine).

Stockage des déchets

Pour le stockage des déchets, un local séparé de l’endroit où l’on prépare les aliments doit être prévu. Les dispositifs de transport et de stockage des déchets doivent être conçus de manière à éviter toute contamination des denrées alimentaires et de l’eau potable.

Finition des locaux

Les exigences en matière de finition des locaux s’appliquent à tous les locaux où sont préparés et conservés des aliments.

Les sols

Les sols doivent être réalisés dans un matériau qui n’absorbe pas l’humidité, qui soit facile à nettoyer et antidérapant (à l’état sec et mouillé). On donnera la préférence à un sol sans joints (ou avec le moins de joints possible).

Jonction avec les égouts :

Les sols doivent être suffisamment inclinés afin que l’eau de rinçage et de nettoyage puisse s’écouler facilement vers les puisards, soit directement soit via des rigoles ouvertes. Les puisards doivent être munis d’un siphon et d’une grille amovible facile à nettoyer.

On vérifiera donc, lors du diagnostic, qu’il n’y a pas d’eau stagnante, ou que lors du nettoyage le sol est convenablement raclé, que les grilles du système d’évacuation sont propres, qu’il y a un panier permettant de récupérer les déchets.

Jonction avec les parois :

Il sera plus facile de nettoyer le sol si les plinthes à la jonction entre les murs et le sol sont arrondies (plinthes sanitaires).

Les parois

La finition des parois doit être telle qu’elles puissent être nettoyées facilement et qu’elles n’offrent pas d’endroits propices à l’accumulation de la saleté ou de refuges pour les animaux nuisibles :

Les parois doivent être dures, lisses et imperméables à l’eau, jusqu’à une hauteur convenable (il n’est donc pas toujours nécessaire de prévoir ce type de revêtement jusqu’au plafond).

On peut, par exemple, utiliser un hydrofuge dans le ciment de jointoyage pour rendre celui-ci imperméable à l’eau de condensation, à la vapeur et à l’eau de nettoyage.

La couleur des parois sera, de préférence, claire afin de voir la saleté.

En cas de carrelage, l’espace entre et derrière les carreaux doit être bien rempli afin de ne pas créer de milieux propices à la prolifération d’insectes nuisibles (entre autres les cafards).

Équipements fixés aux parois :

Les tuyaux de décharge et les canalisations sont, de préférence, enfouis dans le mur ou dans le sol. Si les canalisations sont fixées sur la paroi, la distance entre la canalisation et la paroi doit être suffisamment grande afin de pouvoir nettoyer la paroi derrière la canalisation.

Les portes, fenêtres, stores

Exigences concernant les portes :

Finition lisse et bon entretien.

De préférence à fermeture automatique et bien isolées (pas exigé par la législation).

Portes de communication, de préférence, sans boutons ni poignées pour éviter le dépôt de bactéries (pas exigé par la législation).

Exigences concernant les fenêtres :

Si les fenêtres peuvent s’ouvrir, elles doivent être munies de moustiquaires qui peuvent facilement être enlevées pour le nettoyage.

Elles doivent bien fermer.

Les tablettes intérieures seront, de préférence, en pente pour éviter qu’elles ne servent de surface de rangement (pas obligatoire).

Comme chacun le sait les rayons du soleil qui pénètrent par les fenêtres font remonter la température des locaux; c’est pourquoi, si l’on veut garder une température fraîche dans les locaux d’entreposage, il n’est pas judicieux de placer des fenêtres, à moins qu’elles ne soient situées au Nord. S’il y en a, elles seront calfeutrées. Si les rayons du soleil peuvent pénétrer à l’intérieur, il faut prévoir des stores. On évitera également d’installer dans ces locaux des stores intérieurs, comme des lamelles horizontales par exemple, parce qu’ils sont difficiles à nettoyer.

Les plafonds

Les plafonds doivent être conçus de manière à prévenir la condensation, afin d’empêcher le développement de moisissures et l’écaillage, et l’accumulation de la saleté. Ils doivent être faciles à nettoyer. L’angle entre la cloison et le plafond sera légèrement arrondi (pas exigé) afin que le nettoyage s’effectue sans encombre. Ils doivent être sans intervalle. En effet, les espaces entre les lamelles permettent à la crasse et aux insectes de s’accumuler de se développer et éventuellement de retomber par la suite dans les aliments.

Les petites modifications au niveau de la finition des locaux doivent être réalisées à court terme. Les carreaux et plinthes détachés, les grilles rouillées des puisards etc. doivent être immédiatement réparés ou remplacés. En effet, les carrelages cassés ou manquants au sol favorisent la stagnation de l’eau et de la crasse et permettent un développement des micro-organismes.

Si aucune modification ne peut être réalisée, il faut prendre des mesures provisoires, telles qu’accorder plus de soin et plus de temps au nettoyage.

Ventilation

Évaluer

Si vous désirez plus d’information concernant l’évaluation de la qualité de l’air.

La ventilation doit être suffisante pour éviter que la température augmente de manière exagérée dans les locaux, cette ventilation doit permettre d’évacuer les vapeurs de cuisson et d’éviter la formation de la condensation.
La direction du courant d’air ne peut aller d’une zone sale vers une zone propre.

Un système de ventilation artificiel doit satisfaire aux conditions suivantes :

La bouche de ventilation doit être munie d’une grille ou d’une autre protection en matériau anticorrosion.

Les filtres et autres parties de l’installation doivent être facilement accessibles pour les besoins d’entretien et de nettoyage.

Il est fortement conseillé d’installer au-dessus des appareils de cuisson une hotte qui aspire efficacement les vapeurs d’eau et de graisse. Il faut éviter que les condensats et la graisse ne retombent (Cette mesure n’est pas imposée par l’arrêté. En effet, ce dernier donne une obligation de résultats et non de moyens.).

Ventilation du restaurant

La note horéca – « La ventilation dans l’horéca » du CSTC qui explique les différentes lois sur la ventilation dans l’horéca, dit :

Dans tous les locaux où il est effectivement autorisé de fumer (y compris les locaux de moins de 50 m2), l’A.R. du 15 mai 1990 prescrit l’installation d’un système d’extraction des fumées ou d’un système d’aération. Le débit minimal d’air de ce système sera de : S x 15 (m³/h), avec S = superficie (en m²) de la zone de fumeurs. Si la partie fumeurs et celle de non-fumeurs ont une liaison directe, cette disposition est d’application à la superficie totale des lieux (A.M. du 9 janvier 1991). La surface comprend la superficie occupée par un comptoir ou un bar et la superficie de service à l’arrière de ceux-ci. Par contre la superficie des lieux non accessibles aux publics (cuisine, débarras) ainsi que la superficie des lieux intermédiaires, escaliers et autres qui ne sont normalement pas utilisés pour la consommation ne sont pas compris dans cette surface.

Néanmoins, selon le CSTC, la valeur de 15 m³/hxm² risque d’être trop faible et il vaut mieux également respecter les normes ASHRAE 62-89 qui préconisent un débit d’air dans une salle à manger de 36 m³/personne ce qui, avec une moyenne de 70 personnes par 100 m², correspond à un débit de 25 m³/hxm².

Si le système a une source d’air extérieur, il faut contrôler régulièrement que le passage de l’air n’est pas obstrué.

Le système de ventilation doit se trouver dans un bon état d’entretien. Les filtres doivent être contrôlés régulièrement et ils doivent être remplacés périodiquement conformément aux spécifications du fabricant.

Éclairage

Il est très important de disposer d’un bon éclairage sur toute l’étendue du local de travail.

Cet éclairage doit satisfaire aux exigences suivantes :

L’éclairage naturel ou artificiel doit être direct et ne peut projeter d’ombres sur le plan de travail.

Il faut un éclairement suffisant : 540 lux sur toutes les tables de travail, 220 lux dans les locaux de travail et 110 lux dans tous les autres locaux sont une bonne indication.

Évaluer

Si vous voulez savoir comment évaluer le niveau d’éclairement dans votre local (cas des bureaux).

Tous les dispositifs d’éclairage doivent être protégés de façon à éviter la pollution des denrées alimentaires en cas de bris de verre.

L’éclairage ne doit pas altérer les couleurs.

Évaluer

Si vous voulez savoir comment évaluer le rendu des couleurs de l’éclairage de votre local (cas des bureaux).

Eau potable

Les cuisines doivent être raccordées à l’alimentation en eau potable.

Il faut prévoir un système d’eau qui fasse suffisamment d’eau potable très chaude.

La glace doit être préparée avec de l’eau potable.

En ce qui concerne l’eau non potable, utilisée pour la production de vapeur, le refroidissement, l’extinction des incendies ou pour d’autres applications où aucun contact n’est possible avec les denrées alimentaires, les mesures suivantes doivent être prises :

alimentation via des canalisations à part, sans possibilité de reflux dans le réseau d’alimentation en eau potable,

apposition d’une inscription clairement visible: « eau non potable » (on peut, par exemple, utiliser des tuyaux de couleurs différentes ou apposer dessus des autocollants d’une couleur spécifique).

La vapeur utilisée en contact direct avec les denrées alimentaires ne peut contenir aucune substance susceptible de présenter un danger pour la santé ou de contaminer le produit.

Évacuation des eaux usées

Les installations doivent être équipées d’un système d’évacuation des eaux usées en bon ordre de marche. Il doit toujours être en bon état et être bien entretenu :

Toutes les conduites d’évacuation des eaux (y compris les égouts) doivent avoir suffisamment de capacité pour pouvoir faire face aux charges de pointe.

Elles doivent être conçues de manière à empêcher la pollution de l’eau potable.

Il ne doit donc jamais y avoir de l’eau stagnante.

Lors du diagnostic, on vérifiera donc qu’il n’y a pas d’eau stagnante et pas d’odeurs qui se dégagent par cet endroit.

La plupart des eaux usées évacuées sont chargées en graisse. Pour éviter de compromettre les chances d’épuration correcte, on place en général un dégraisseur à la sortie des cuisines.

Enceinte réfrigérée / réfrigérateur

Toutes les enceintes réfrigérées doivent être équipées de parois imperméables à l’eau.

Lors du diagnostic, l’étanchéité de l’enceinte sera vérifiée.

Le nombre d’enceintes réfrigérées doit être suffisant pour permettre un stockage séparé des produits (séparation des produits sales et propres et des produits crus et préparés).

La capacité du groupe frigorifique doit permettre d’atteindre une température de réfrigération de +4°C. (La réglementation sur les denrées à réfrigérer exige +7°C mais des denrées comme la viande hachée et le poisson frais se conservent nettement mieux à des températures plus basses : 2° à 0°C).

Toutes les enceintes réfrigérées doivent être équipées d’un thermomètre précis à 1°C près, placé au point le plus chaud de l’enceinte ou d’un autre dispositif d’enregistrement de la température (par exemple, système d’alarme automatique) (A.R. 04/02/1980).

Dans la réglementation française, les plats cuisinés à l’avance, après réfrigération, doivent être conservés dans une chambre spécifique dont la température est enregistrée en permanence (0 à 3°C). Les graphiques de température doivent être conservés durant un mois.
Les plats sont placés sur des chariots, paniers ou clayettes.

On privilégiera les périodes de stockage courtes.
Les aliments entrés les premiers dans le congélateur serviront les premiers à la consommation (gestion de stock FIFO (« first in, first out »))

Dans les petites cuisines qui ne disposent que d’une seule ou deux chambre(s) froide(s) et où il faut ranger tous les produits ensemble voici des propositions de rangement.

Chambre froide à 8°C

Étages supérieurs :

produits laitiers non stérilisés (ceux pour lesquels une température inférieure de stockage n’est pas requise),
semi-conserves.

Étagères intermédiaires :

fruits bruts.

Étagères inférieures :

légumes bruts,
œufs en coquille.

Chambre froide à température inférieure ou égale à + 3°C
Étagères supérieures :

pâtisseries,
plats cuisinés réfrigérés. Viandes précuites,
préparations froides prêtes à consommer.

Étagères intermédiaires :

Charcuteries cuites et/ou séchées

Étagères inférieures :

denrées animales crues,
viandes de boucherie, volailles,
charcuteries crues.

Le tout est, de préférence, emballé.

Si on ne dispose que d’une chambre froide il faut bien évidemment qu’elle puisse assurer la température la plus basse.

Un manque d’espace d’entreposage réfrigéré peut être résolu de deux manières seulement :

extension des enceintes réfrigérées et acquisition de réfrigérateurs,

adapter la préparation aux capacités de stockage, privilégier les cycles de stockage courts (travailler avec le stock d’une journée, par exemple)

Enceinte de congélation / congélateur

Les produits surgelés achetés doivent être stockés dans une enceinte ou une armoire de congélation atteignant une température de congélation de -18°C ou moins. Les produits de même nature sont regroupés par zones. Toutes les enceintes de congélation doivent être dotées d’un thermomètre. Pour les enceintes de congélation supérieures à 10 m³, la loi impose un système d’enregistrement automatique de la température. Les enregistrements de la température ainsi obtenus doivent être datés et conservés pendant au moins 1 an (A.M. 28 01 1993).

On privilégiera également les périodes de stockage courtes.
Les aliments entrés les premiers dans le congélateur serviront les premiers à la consommation (gestion de stock FIFO (« first in, first out »)).

La capacité du congélateur (maintien d’une température de congélation de -18°C ou moins) doit être suffisante. En cas d’écart, une adaptation s’impose.

Un manque de capacité de stockage ne peut être comblé que par :

l’extension de l’enceinte de congélation,
ou en modifiant la fréquence d’achat.

Installations sanitaires, vestiaires et douches

Il faut prévoir suffisamment de toilettes. Il faut compter au moins 1 cabinet pour 15 travailleurs employés en même temps (voir RGPT – Art 96). Les toilettes doivent être équipées d’une chasse d’eau et être raccordées à un système d’évacuation efficace des eaux usées.

Les toilettes (tant pour le personnel que pour les clients), doivent être correctement éclairées et ventilées. La présence de lavabos est indispensable et leur nombre doit être suffisant. Il faut compter un lavabo pour quatre cabinets ou urinoirs (RGPT – Art.93).

Pour le personnel, il est conseillé de prévoir des vestiaires et des douches bien aérées.

Local de stockage pour les déchets

Les déchets et les restes d’aliments doivent être stockés dans des conteneurs à ordures qui ferment bien et qui sont disposés dans un local séparé, suffisamment éloigné des locaux d’entreposage et des cuisines.

La température dans les locaux où sont disposés ces conteneurs à ordures doit être maintenue aussi basse que possible (par exemple en la situant au nord plutôt qu’en plein soleil); il faut veiller à une bonne ventilation et à une protection efficace contre les insectes et les rongeurs.

Les conteneurs et le local même doivent être faciles à nettoyer et à désinfecter.

Armoire de rangement pour le matériel d’entretien

Pour les produits d’entretien et de désinfection et le matériel d’entretien, il faut prévoir un emplacement ou une armoire à part séparé des cuisines et du local d’entreposage.

Dispositifs pour l’hygiène des mains

Dans les cuisines, il est nécessaire de prévoir un (ou plusieurs) lavabo(s) réservé(s) au lavage des mains. Ces points d’eau sont alimentés, de préférence, avec de l’eau courante chaude et froide de qualité potable. Les lavabos sont équipés de robinets que l’on touche le moins possible (robinets commandés par le genou, le coude, à œil électrique, etc.).

Il est interdit de mettre une installation de séchage des mains par soufflage d’air dans les locaux où les denrées alimentaires ne sont pas emballées ou protégées. L’utilisation d’essuie-mains communs est également défendue.

Les mêmes dispositifs doivent être prévus dans les toilettes (tant pour les clients que pour le personnel).

S’il n’y a pas de lavabo spécifique pour le lavage des mains dans les cuisines, il faut en prévoir un. Une solution provisoire consiste à aménager un évier en lavabo qui sera exclusivement utilisé pour l’hygiène des mains.

Appareils

La directive CE sur les machines (89/392/CEE) stipule que les nouvelles machines servant à la préparation et à la transformation des denrées alimentaires doivent être conçues et réalisées de manière à éviter tout risque de contamination. Les nouvelles machines qui satisfont à cette directive doivent porter le label de conformité CE (Conformité européenne).

Les appareils doivent répondre aux critères ci-dessous :

Pour les nouveaux appareils, le label de conformité CE est requis,
Fabriqués dans un matériau facile à nettoyer et à désinfecter,
La conception et la construction doivent permettre un nettoyage et une désinfection simples et rigoureux : différentes parties faciles à démonter, pas d’angles ni de bords coupants ou inaccessibles, …
Fonctionnement doit être impeccable et efficace,
Pour les appareils de cuisson et de production de froid : atteindre les températures réglées,
Les matériels de refroidissement et réchauffage et conservation doivent avoir un isolement suffisant permettant un maintien de la température à court des produits lors de l’ouverture des portes ou du retrait temporaire de la source de chaleur ou de froid,
L’ensemble du matériel doit être capable de traiter les volumes fabriqués dans l’établissement

De plus, l’établissement devra contrôler l’engagement du fournisseur sur l’aptitude du matériel à répondre aux exigences spécifiées.

Pour faciliter le nettoyage les appareils sont posés directement sur le sol ou respectent une surélévation libre d’au moins 15 cm ou encore sont mobiles. De même, les appareils sont scellés au mur ou respectent un espace d’au moins 20 cm entre l’appareil et le mur ou entre chaque appareil afin de pouvoir nettoyer efficacement entre et derrière les appareils.

En cas d’écart par rapport aux exigences fixées pour les appareils, les mesures à prendre dépendent de leur état. Les mesures provisoires permettant d’éviter la contamination des aliments consistent à :

Accorder plus de soin et plus de temps au nettoyage.

Modifier l’organisation de la préparation des plats.

Appareils de distribution

En cas de buffet, il faut prévoir les appareils nécessaires pour maintenir les plats froids et chauds à la bonne température, tels que bains-marie qui permettent de garder les plats chauds à une température supérieure à 65°C et réfrigérateurs/comptoirs frigorifiques pour les plats froids.

Posted By : 25 Sep, 2007

Évaluer l’efficacité énergétique d’une fenêtre

Évaluer le coefficient de transmission thermique d’une fenêtre

D’un point de vue énergétique, les portes et les fenêtres constituent les points sensibles d’un bâtiment.

Dans le cas de bâtiments anciens, les pertes de chaleur au droit des ouvertures se font à travers les vitrages, à travers les châssis, mais aussi au niveau des différents joints (châssis-vitrage, châssis-gros œuvre) et au droit des autres constituants de la baie (seuil, encadrement, caisses à volets, grille de ventilation…).

Leurs performances thermiques dépendent donc également de leur étanchéité à l’air.

Évaluer

Pour évaluer l’étanchéité à l’air globale d’un bâtiment y compris l’étanchéité à l’air des châssis.

La réglementation PEB fournit une formule simplifiée permettant d’évaluer l’efficacité énergétique d’une fenêtre en tenant compte de l’efficacité du châssis et du vitrage tout en supposant une bonne étanchéité à l’air.

Données	Pour connaitre les valeurs caractéristiques standards de différents types de vitrage.
Données	Pour connaitre les valeurs caractéristiques standards de différents types de châssis :
Évaluer	Pour évaluer le coefficient de transmission thermique du vitrage U_g.
Évaluer	Pour évaluer le coefficient de transmission thermique du châssis U_f.

Remarque.
Ces formules sont basées sur l’hypothèse que le vitrage occupe en moyenne 70 à 75 % de la surface de la fenêtre et que l’on a, en moyenne, une longueur de 3 mètres courants d’intercalaire par m² de vitrage.

Pour les fenêtres de toit, les valeurs de calcul U_f tabulées ne peuvent être directement utilisées, car elles ne sont valables que pour des encadrements posés verticalement (avec R_si=0,13). Pour une fenêtre de toiture faisant un angle compris entre 0° et 60° avec l’horizontale, il y a lieu d’appliquer la correction suivante (R_si = 0.10).

U_f,r = (1/U_f – 0.03)^-1

Où U_f,r est la valeur corrigée de U_f.

Les valeurs du coefficient de transmission thermique U linéaire de l’intercalaire sont fonction du type de châssis et de vitrages.

Le coefficient U_r d’une grille de ventilation (obturable) peut être défini expérimentalement (selon NBN EN 12412-2) ou calculé suivant la NBN EN ISO 10077-2. Il est également possible d’utiliser la valeur par défaut de 6,0 W/m²K pour toutes les grilles.

Le coefficient Ψ peut être déterminé avec précision au départ d’un calcul numérique suivant la NBN EN ISO 10077-2 ou d’un essai selon la NBN EN 12412-2. Si aucune information précise n’est connue, on peut utiliser les valeurs du tableau suivant.

Remarque.
Les calculs du coefficient de transmission U d’une fenêtre sont basés sur une moyenne acceptable dans la pratique. Cependant en théorie, la forme, le type d’ouvrant, les divisions augmentant le périmètre d’intercalaire, modifient le coefficient de transmission thermique de la fenêtre et devraient entrer en ligne de compte…

Dans le tableau ci-dessous, les calculs décrits ci-dessus ont été effectués pour différents types de châssis et de vitrages rencontrés dans les bâtiments existants grâce au fichier Excel.

Châssis			Vitrage avec intercalaires isolants
			Double vitrage clair	Double vitrage peu émissif			Triple vitrage peu émissif
			Air	Air	Argon	Krypton	Krypton
Type de châssis			U_g = 2,9	U_g = 1,75	U_g = 1,3	U_g = 1,1	U_g = 0,5
Bois ép. 70 mm	Feuillus	U_f = 2,08	2,8	2,03	1,71	1,57	1,15
Bois ép. 70 mm	Résineux	U_f = 1,78	2,71	1,94	1,62	1,48	1,06
Métallique	Sans coupure thermique (1;1)	U_f = 5,9	3,83	3,12	2,8	2,66	2,24
	Avec coupure thermique 10 mm	U_f = 4,19	3,47	2,72	2,41	2,27	1,85
	Avec coupure thermique 20 mm	U_f = 3,28	3,19	2,45	2,13	1,99	1,57
	Avec coupure thermique 30 mm	U_f = 2,97	3,10	2,36	2,04	1,90	1,48
PVC avec ou sans renforts métalliques	2 chambres	U_f = 2,2	2,84	2,07	1,75	1,61	1,19
	3 chambres	U_f = 2	2,78	2,01	1,69	1,55	1,13
	4 chambres	U_f = 1,8	2,72	1,95	1,63	1,49	1,07
	5 chambres	U_f = 1,6	2,66	1,89	1,57	1,43	1,01
PUR, avec noyau métallique et remplissage de 5 mm de PUR		U_f = 2,8	3,02	2,25	1,93	1,79	1,37

Valeur de référence

Une fenêtre est caractérisée par un coefficient de transmission thermique U_w. Plus ce coefficient est petit plus le vitrage est isolant. La réglementation PEB impose des valeurs maximales de coefficients thermiques pour les fenêtres.

Ces valeurs peuvent être vues comme un « garde-fou ». D’autres labels volontaires recommandent d’ailleurs des performances thermiques plus élevées.

Posted By : 25 Sep, 2007

Auditer rapidement la climatisation

Caisson de traitement d’air

Repérer le problème

Projet à étudier

Rentabilité

Si l’apport d’air neuf est intégré dans le système de climatisation, parcourir les critères repris à l’audit rapide de la ventilation et tout particulièrement le ratio d’air neuf par personne effectif et la régulation de l’air neuf en fonction des besoins.

Gérer le débit d’air neuf :

– adapter le niveau d’ouverture des clapets d’air neuf.

– vérifier la fermeture de ceux-ci en dehors des heures d’occupation.

– arrêter l’air neuf en période de relance.

+ + +

Très rentable !
Diminution de 1 000 m³/h = – 1 000 litres de fuel par an pour un fonctionnement 10 h/jour et 5 j/semaine.

En mi-saison, la température de pulsion de l’air neuf hygiénique est-elle limitée à 16°C maximum ?

(Il faut éviter le chauffage de l’air neuf en centrale lorsque certains locaux sont en demande de froid).

(Ce maximum est ramené à 15°C si les bouches de pulsion sont à induction ou à jet hélicoïdal).

Abaisser la température de pulsion de l’air neuf hygiénique en mi-saison lorsque les locaux sont refroidis.

+ + +

Pulser à 16° au lieu de 21°, par exemple = …20 %… de gain sur le refroidissement.

L’installation fonctionne-t-elle à 100 % d’air neuf :

– lorsque certaines zones sont en demande de froid et que la température extérieure est inférieure à la température ambiante ?

– durant les nuits d’été pour refroidir la structure du bâtiment et diminuer la demande de refroidissement en journée (free cooling) (si le bâtiment a une certaine inertie) ?

Adapter la régulation des registres de mélange pour qu’ils s’ouvrent à 100 % côté air neuf lorsque la température extérieure est inférieure à la consigne ambiante et que certaines zones sont en demande de froid.

En été, si le bâtiment a une certaine inertie thermique, faire fonctionner l’installation en fin de nuit pour pré-refroidir le bâtiment avant l’occupation (ouverture des registres d’air neuf à 100 %).

+ + +

Très rentable !

En mi-saison et en été, le fonctionnement simultané du refroidissement de l’air en centrale, et de la post-chauffe dans certaines zones est-il évité ?

Installer un système de refroidissement local dans la zone qui demande du refroidissement lorsque les autres zones sont en demande de chaleur.

La gestion de l’humification est-elle optimale :

– la fonction d’humidification est-elle pilotée dans la reprise et non dans la pulsion d’air ?

– si oui, l’humification est-elle limitée à 40 % ?

– si le contrôle se fait dans la pulsion, l’humification est-elle limitée à 35 % ?

– la batterie froide ne peut être commandée spécifiquement pour déshumidifier l’air (pas de contrôle du point de rosée en été) ?

Améliorer l’humidification :

– Placer la sonde de contrôle de l’humidification dans la reprise.

– Adapter la consigne d’humidité au minimum.

– Supprimer la régulation de la batterie froide pour une fonction de déshumidification.

– Étudier tout particulièrement la régulation par « point de rosée ».

+ + +

Limiter le niveau d’humidification à 40 % HR au lieu de 50 % = gain de …50 %… sur le poste « humidification ».

Unités terminales

Repérer le problème

Projet à étudier

Rentabilité

Chaque zone thermique homogène a-t-elle une régulation propre (bureaux, couloirs, ateliers, réfectoire, etc…) ?

Si oui, les consignes sont-elles effectivement adaptées à chaque zone ?

L’emplacement des sondes d’ambiance est-il représentatif des besoins ?

(Pas à proximité d’une source chaude ou froide, ni trop près des fenêtres ou de la bouche de ventilation, …)

Adapter l’équipement de régulation pour que chaque zone thermique homogène (bureaux, couloirs, ateliers, réfectoire, etc.) ait une régulation propre.

Remonter la consigne de refroidissement à 25° minimum dans les locaux équipés de plafonds froids.

Déplacer les sondes d’ambiance mal situées.

+ +

Économie de l’ordre de 15 % sur le refroidissement des locaux pour une augmentation de la température de consigne de 1°C.

Les régulations des équipements de chauffage et de refroidissement d’un même local sont-elles synchronisées ?

(Aucun risque de chauffer et de refroidir en même temps ?)

(Existence d’une zone neutre de 3 degrés entre les consignes de chauffage et de refroidissement ?)

Modifier la régulation du chauffage et de refroidissement (consignes, périodes de fonctionnement,…) pour éviter le fonctionnement simultané des deux équipements dans un même local.

+ + +

Supprimer la destruction d’énergie entre chaud et froid est très rentable.

La consigne de température en été augmente-t-elle avec la température extérieure ?

Par exemple, au-delà de 23°C extérieurs, augmenter la consigne de refroidissement de 1°C pour toute augmentation de 2°C de la température extérieure.

+ +

(Dépend du type de régulateur).

Les unités terminales sont-elles arrêtées automatiquement :

– en fonction d’un horaire défini (arrêt la nuit) ?

– en fonction de la présence effective dans le local ?

Équiper l’installation d’un système de gestion horaire des unités terminales.

Équiper les locaux occupés de façon irrégulière d’un système de gestion des unités terminales par détection de présence.

Si les unités terminales sont encastrées en allège ou dans des armoires, l’air pulsé est-il canalisé de façon étanche vers la grille du meuble ?

À défaut, il y aura une recirculation d’air interne…

Équiper la grille du meuble d’habillage du ventilo-convecteur d’un raccord étanche avec celui-ci.

S’il y a recirculation d’air, on risque de travailler à température plus basse dans l’échangeur.

La puissance en froid des ventilo-convecteurs est-elle adaptée ?

(Ou pourrait-on travailler avec de l’eau froide à plus haute température ?).

(Indice d’une puissance installée excessive : la troisième vitesse du ventilo-convecteur n’est jamais utilisée).

Augmenter la température de consigne de la machine frigorifique, ou installer une vanne mélangeuse entre le départ et le retour de certains circuits afin d’augmenter la température de l’eau sur ceux-ci.

L’objectif est de diminuer la déshumidification inutile de l’ambiance.

Les occupants sont-ils sensibilisés à l’utilisation du bâtiment :

– En hiver, utilisent-ils la régulation (vannes thermostatiques ou commandes des unités terminales) plutôt que d’ouvrir les fenêtres en cas de surchauffe ?

– En été, évitent-ils d’ouvrir les fenêtres lorsque la température extérieure est supérieure à la température ambiante ?

– Évitent-ils d’encombrer les équipements ? (Grilles des ventilo-convecteurs ou radiateurs recouverts, objets encombrants devant les radiateurs,…).

Sensibiliser les occupants pour qu’ils comprennent mieux leur installation.

+ +

… à terme.

Machines frigorifiques et réseau d’eau glacée

Repérer le problème

Projet à étudier

Rentabilité

Efficacité des condenseurs à air :

L’écart entre la T°condensation et la T°air à l’entrée du condenseur est-il au maximum de l’ordre de 15 à 20 K à pleine charge (et proportionnel à charge réduite) ?

Efficacité des condenseurs à eau :

L’écart entre la T°condensation et la T°eau à la sortie du condenseur est-il au maximum de l’ordre de 6 à 10 K ?

Abaisser la température de condensation :

Dégager l’environnement des condenseurs/tours de refroidissement (alimentation aisée en air frais).
Ombrer et/ou entourer d’une surface claire (graviers blancs plutôt que roofing noir) les condenseurs à air.
Nettoyer les condenseurs à air au moins tous les ans.

+ +

Diminution de 1° de la T°cond. –> -3 % de consommation de la machine frigorifique.

En été, si le bâtiment a une certaine inertie thermique, favorise-t-on le refroidissement de nuit ?

(Possible si le bâtiment a une certaine inertie thermique).

En été, pré-refroidir le bâtiment avant l’occupation pour économiser l’énergie

Refroidissement naturel par ouverture de grilles/ fenêtres sécurisées ?
Refroidissement mécanique pour profiter du tarif de nuit.

+ … ou … ++

Suivant les équipements en place.

Si besoin de refroidissement en hiver :

– une installation de free-chilling est-elle présente (= by-pass de la machine frigorifique) pour répondre partiellement à ces besoins ? (particulièrement rentable si présence d’une tour de refroidissement).

– si ces besoins sont limités à un local ou un ensemble déterminé de locaux, sont-ils fournis par un système indépendant ? (qui permet ainsi d’arrêter le système de refroidissement principal pendant l’hiver).

Équiper la production frigorifique d’une installation de free-chilling (= by-pass de la machine frigorifique) pour répondre partiellement aux besoins d’hiver.

Si les besoins de froid d’hiver sont limités à un local ou un ensemble déterminé de locaux, refroidir ces locaux par un système indépendant (ex: utilisation des splits de secours pour arrêter le système de refroidissement principal pendant l’hiver).

Surtout rentable si présence d’eau glacée et tour de refroidissement.

+ +

Très rentable si présence de splits de secours.

La température de l’évaporateur est-elle adaptée aux besoins réels du bâtiment ?

Rem : ce cas ne s’applique pas si besoins permanents et si puissance bien dimensionnée dans une salle informatique par exemple.

Adapter la température de l’évaporateur aux besoins réels du bâtiment (par exemple, une température de départ plus élevée en hiver qu’en été).

Augmentation de 1° de la T°évap. –> -3 % de consommation.

Dans le condenseur à air ou dans la tour de refroidissement, les ventilateurs sont-ils gérés en cascade ou à vitesse variable ?

Gérer les ventilateurs du condenseur à air ou de la tour de refroidissement soit en cascade, soit avec de la vitesse variable.

Meilleur contrôle de la température de condensation.

Le circuit hydraulique est-il découpé par zones homogènes ?

(Circuits séparés en fonction de l’orientation et de l’usage des locaux : horaires d’utilisation, température de consigne, etc.).

Découper le circuit hydraulique en zones homogènes (circuits séparés en fonction de l’orientation et de l’usage des locaux : horaires d’utilisation, température de consigne, etc.).

Rentabilité élevée si vannes 2 voies gérées par GTC.

Si pas de besoins de froid en-dehors des heures d’occupation (nuit, week-end) ou en hiver :

– la circulation d’eau glacée dans les canalisations est-elle arrêtée ?

– la production d’eau glacée

Audit complet avec classement des mesures à prendre ?

L’audit d’un bâtiment existant

Pour le Responsable Énergie

Évaluer

Pour l’auditeur (xls)

Calculs

Category Archives: Évaluer

Avantages

Inconvénients et limites de la standardisation

Conclusions

Les modèles existants

Le modèle utilisé pour les cas d’étude énergie +

Comment recueillir l’information ?

POE – Recueillir des informations : La visite

POE – informer TOUS les occupants concernés par la démarche : la brochure

POE – Recueillir des informations : Le brainstorming

POE – Recueillir des informations : L’enquête

POE – Recueillir des informations : le relevé, la mesure ponctuelle

POE – Recueillir des informations : Le monitoring

POE – Recueillir des informations : L’interview

POE – Recueillir des informations subjectives en continu : Le journal de bord de l’occupant

Basée sur des relevés instantanés et des souvenirs tous récoltés sur le moment même

Basée sur un suivi des évènements en continu

Que fait-on de ces informations ?

Quelles évaluations dois-je réaliser ?

Les objectifs directs :

Les Objectifs indirects

La POE, c’est quoi ?

Le contexte d’émergence de la POE

Pourquoi devrais-je réaliser une POE dans mon bâtiment ?

Quand devrais-je avoir recours à la POE ?

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

Plages de consommations

Le label Energy Star

Condensation superficielle côté intérieur

Comment la reconnaître ?

Influence du vitrage sur les risques de condensation superficielle

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

Condensation superficielle côté extérieur

Comment la reconnaître ?

Comment l’éviter ?

Condensation entre les vitrages

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

Les infiltrations d’eau de pluie

L’humidité ascensionnelle

L’humidité de construction

L’humidité accidentelle

Tableau récapitulatif

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

Le principe du tiers investisseur

Le consommateur propriétaire des installations

Le tiers investisseur propriétaire des installations

Un producteur-fournisseur d’électricité comme tiers investisseur

Une société indépendante comme tiers investisseur

Bilan 2013 en Région Wallonne

Potentiel économique des cogénérateurs

Les réseaux de chaleur: une solution intéressante

La situation de référence

L’investissement

Les gains d’exploitation

Évolution de la facture combustible

Évolution de la facture de maintenance

Le temps de retour sur investissement

La valeur actualisée nette VAN

Le taux de rentabilité interne

L’importance du dimensionnement

L’étude des besoins énergétiques

Étape 1 : les besoins en électricité

Étape 2 : les besoins en chaleur

Dimensionnement optimum avec COGENsim 3.12

Le calcul de la rentabilité

Calculer le gain annuel net

Gain sur la facture électrique

Gain sur la chaleur

Gain sur la vente des certificats verts

Dépense pour l’achat de combustible pour la cogénération

Dépense en entretien de la cogénération

Le montant d’investissement