Formation bâtiment durable : Passif et (très) basse énergie - … · 2016. 4. 14. · Chauffage & ECS Thomas LECLERCQ MATRIciel sa ... N Bâtiment PEB 2015 : de 40 à 60 W/m

FORMATION BATIMENT DURABLE :

PASSIF ET (TRES)

BASSE ENERGIE

PRINTEMPS 2016

Journée 3.2

Systèmes – Notions théoriques

Chauffage & ECS

Thomas LECLERCQ

MATRIciel sa

Sur base de la présentation conçue par MK engineering www.matriciel.be

FORMATION « bâtiment durable : PASSIF ET (TRES) BASSE ENERGIE » - IBGE – printemps 2016

OBJECTIF(S) DE LA PRESENTATION

● Identifier les besoins de chaleur pour le chauffage et l’eau chaude

sanitaire

● Estimer l’impact sur les critères de certification (c-à-d l’Energie

Primaire) du choix du système de production de la chaleur

● Intégrer les enjeux des systèmes de distribution et d’émission de la

chaleur

● Prendre en compte l’impact de la consommation d’eau chaude

sanitaire

2


TABLE DES MATIERES

INTRODUCTION

CHAUFFAGE

EAU CHAUDE SANITAIRE (ECS)

3


● Exemple pour le résidentiel (100 m² en passif) :

N Besoins de chauffage : durant les mois les plus froids uniquement…

N Besoins en ECS : toute l’année !

INTRODUCTION – OCCURRENCE DES BESOINS4

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Janvier Février Mars Avril Mai Juin Juillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre

[kWh/mois]

Besoin de chauffage Besoin en ECS


INTRODUCTION – PUISSANCE RELATIVE5

● Exemple pour le résidentiel (100 m² de surface de référence énergétique en passif) :

N Puissance chauffage :

• Passif : 1 à 3 kW (± 10 à 30 W/m²)

• TBE : 2 à 4 kW (± 20 à 40 W/m²)

• PEB : 4 à 6 kW (± 40 à 60 W/m²)

• Existant : 8 à 15 kW (± 80 à 150 W/m²)

N Puissance ECS :

• Instantané: 24 kW !!!

• Accumulation : 4 à 24 kW, suivant

∙ La taille du ballon de stockage

∙ L’éventuelle centralisation en logement collectif

(effet de foisonnement)

Source : Energie +


INTRODUCTION – TEMPÉRATURE DE FONCTIONNEMENT

● En chauffage : intérêt de travailler en basse température

N Favorise le rendement

N Fonctionnement avec courbe de chauffe glissante

● En ECS : nécessité de travailler en haute température

N Température de puisage de l’ECS = +/- 45°C

N Mais lutte contre la légionellose (voir plus loin)

préparation à 60…70°C et distribution à 60°

6

Source : Energie +


INTRODUCTION – ENERGIE RELATIVE

● Résidentiel :

N Solution PEB : les besoins de chaleurs de chauffage sont

prépondérants

N Solution passive : à l’inverse, sans mesures spécifiques, se sont

les besoins en ECS qui deviennent

prépondérants

7

Source Matrciel

PEB [kWh/an.m²] Passif [kWh/an.m²]


INTRODUCTION – CONCLUSION8

Chauffage et ECS dans le TBE et Passif, :

1. Grandes différences du point de vue :

• occurrence des besoins

• puissances relatives nécessaires

• température de fonctionnement

2. Répartition des besoins énergétiques (chauffage et ECS)

très différente des conceptions traditionnelles

Le choix d’un système de production de chaleur doit être

analysé en tenant compte de ces spécificités


INTRODUCTION – QUESTIONS / RÉPONSES / DÉBATS9

?


TABLE DES MATIERES

INTRODUCTION

CHAUFFAGE


10


CHAUFFAGE

INTRODUCTION

Des Besoins Nets à l’Energie primaire

Déperdition

Besoins de chaleur

Exercice pratique

PRODUCTION

DISTRIBUTION

EMISSION

RÉGULATION

ENERGIE PRIMAIRE

11


CHAUFFAGE – INTRODUCTION – Besoins nets à l’énergie primaire12

Source : formation PEB Wallonie

Source : Guide PEB RW 3.2

12

3

45

6

7

10

11

12

13

14

1. Déperditions par transmission

2. Déperditions par ventilation volontaire

3. Déperditions par in/exfiltration

4. Déperditions totales de l’enveloppe

5. Apports solaires

6. Apports internes

7. Besoins nets en énergie pour le chauffage

10. Solaire thermique éventuel

8. Pertes du système

12. Consommation finale pour le chauffage

13. Pertes de transformation

14. Consommation d’énergie primairepour le chauffage

+

+=

-

-=

-

+

=

+

=

9. Besoins bruts en énergie pour le chauffage=

11. Pertes de production+

8

9

Formation Systèmes :

Chauffage & ECS


CHAUFFAGE – INTRODUCTION - Déperditions13

● Puissance de chauffe : sur base de calcul de déperditions

normalisés :

N NBN B62-003 & NBN EN 12831

Attention PEB : calculs à remettre !

N Suivant PHPP ? NON !

non normalisé, unizone, sans relance,

prise en compte des apports externes, etc. …

valeur indicative

● Ordre de grandeur :

N Bâtiment PEB 2015 : de 40 à 60 W/m²

N Bâtiment TBE : de 20 à 40 W/m²

N Bâtiment Passif : de 10 à 30 W/m²


CHAUFFAGE – INTRODUCTION – Besoins de chaleur

● Besoins de chaleur :

N Calcul suivant PHPP

● Ordres de grandeurs :

N Bâtiment PEB 2008 : ± 75 … 60 kWh/an.m²

N Bâtiment TBE : max 30 kWh/an.m²

N Bâtiment Passif : max 15 kWh/an.m²

14

Source : PMP


CHAUFFAGE – INTRODUCTION – Exercice Pratique15

● Exercice commenté : calcul simplifié des déperditions d’un local

(type chambre) suivant NBN EN 12831

● Analyse comparative commentée avec résultat PHPP :

N Puissances déperditives

N Besoins de chaleurs

● Projet de logements collectifs à Bruxelles – logement n° 4

N Surface logement : 128 m²

N BNEC : 13 kWh/an.m²

169



● Calcul des déperditions d’un local suivant NBN EN 12831

N Déperditions : 312 W soit 35,5 W/m²

N Puissance totale logement : 4.685 W

LOCAL PAROIS DÉPERDITIVES LONG LARG S NETTE U fact fk Q t (W)

Chambre 1Fenêtre- passive provisoire Liv (apparts+port) 2,7 0,85 1,00 64

Mur EXT- Mext-01-faç enduit 6,2 0,15 1,00 26

Toit EXT- T-01 (toit princip +7) 10,5 0,053 1,00 16

Plancher c/ PARTIE adjac du même BÂT - PL-02 10,5 0,83 0,30 73

total Qt T°int 20 T°ext -8 179

Pulsion air hygiénique Q Puls T°int T° pul Qv (W)

0,34 x Qp x (T°int-T°pul) 35 20 17,2 33

Alim avec air transféré Q Alim T T°int T° tran Qv (W)

0,34 x Qt x (T°int-T°pul) 0 20 20 0

Surface nette local = 8,8 m²

Hauteur nette local = 2,5 m n50= 0,6

Ouvertures exposées= Une ouvert e= 0,01 e= 1,2

Infiltration non contrôlée Volume T°int T° ext Qv (W)

0,34 x (2 x V x n50 x e x e ) x (T°int-T°ext) 22 20 -8 3

Correction temp du local normale fDT= 1

Facteur de relance fRH= 11 (W/m²) (W)

DEPERDITIONS TOTALES = (Qt + Qv) x fDT + A x fRH 35,5 312

DEPERDITIONS TOTALES : 36,26 W/m² 129 m² 4.685




N Conditions météo : 2 cas de figures à -3°C ou 0°C

Conception passive

P U I S S A N C E D E C H A U F F A G E

Projet: Liv_Logement 04 Type de bâtiment/usage: xxx

Localisation: xxx Surface de référence énergétique ARE: 127,8 m²Température

intérieure:20

Climat (puissance de chauffage): B - Brussels IWEC

Température de calcul Rayonnement: nord est sud ouest horizontal

Conditions météo 1: -3,1 °C 15 25 90 40 50 W/m²

Conditions météo 2: 0,0 °C 5 5 5 5 10 W/m²

Température du sol pour le calcul 9,6 °C Surface Valeur U Facteur Diff. de .temp. 1 Diff. de temp. 2 PT 1 PT 2

Parois du bâtiment Zone de température m² W/(m²K)toujours 1

(sauf "X")K K W W

1. Paroi en contact avec l'air extérieurA 73,2 * 0,153 * 1,00 * 23,1 ou 20,0 = 259 ou 224

2. Paroi en contact avec le solB * * 1,00 * 10,4 ou 10,4 = ou

3. Toiture/plancher en contact avec l'air extérieurA 153,4 * 0,078 * 1,00 * 23,1 ou 20,0 = 276 ou 239

4. Dalle sur sol B * * 1,00 * 10,4 ou 10,4 = ou

5. A * * 1,00 * 23,1 ou 20,0 = ou

6. A * * 1,00 * 23,1 ou 20,0 = ou

7. Parois avec "Hall-Escalier"X 19,0 * 0,586 * 0,19 * 23,1 ou 20,0 = 49 ou 42

8. Fenêtre A 31,4 * 0,816 * 1,00 * 23,1 ou 20,0 = 592 ou 512

9. Porte extérieure A * * 1,00 * 23,1 ou 20,0 = ou

10. Pont thermique ext. (long./m) A 60,8 * 0,077 * 1,00 * 23,1 ou 20,0 = 109 ou 94

11. Pont thermique péri. (long./m) P * * 1,00 * 10,4 ou 10,4 = ou

12. Pont thermique sol (long./m) B * * 1,00 * 10,4 ou 10,4 = ou

13. Haus/Wohnungstrennwand I 30,7 * 0,668 * 1,00 * 3,0 ou 3,0 = 61 ou 61

Puissance conductive PT –––––––––––––- –––––––––––-

Total = 1345 ou 1172




N Déperdition de ventilation et déperdition totale

SRE Hauteur sous plafond

Système de ventilation: m² m m³

Volume d'air effectif VL 127,8 * 2,50 = 320

hEWÜ 1 hEWÜ 2

Rendement de l'échangeur (hors géothermie): hWRG 76% Rendement de l'échangeur géothermique 0% Récup. de chaleur échangeur géotherm.: 0% ou 0%

nL,Rest (puissance de chauf.) nL,Anlage FWRG FWRG

1/h 1/h 1/h 1/h

Renouvellement d'air de référence nL 0,065 + 0,354 *(1- 0,76 ou 0,76 ) = 0,148 ou 0,148

Puissance aéraulique PL

VL nL nL cair Diff. de temp. 1 Diff. de temp. 2 PL 1 PL 2

m³ 1/h 1/h Wh/(m³K) K K W W

319,5 * 0,148 ou 0,148 * 0,33 * 23,1 ou 20,0 = 361 ou 312

PV 1 PV 2

Total puissance de chauffage PVW W

PT + PL = 1706 ou 1484




N Prise en compte des apports internes et externePT + PL = 1706 ou 1484

Orientation Surface

Facteur

solaire

(valeur g)

Facteur de réduction Rayonnement 1 Rayonnement 2 PS 1 PS 2

des surfaces m² (rayonnement perp.) (voir feuille "Fenêtre") W/m² W/m² W W

1. nord 14,9 * 0,6 * 0,5 * 21 ou 5 = 88 ou 21

2. est 16,5 * 0,6 * 0,5 * 60 ou 5 = 287 ou 24

3. sud 0,0 * 0,0 * 0,4 * 90 ou 5 = 0 ou 0

4. ouest 0,0 * 0,0 * 0,4 * 40 ou 5 = 0 ou 0

5. horizontal 0,0 * 0,0 * 0,4 * 50 ou 10 = 0 ou 0

Puissance des gains solaires PS Total = 374 ou 45

Puissance spécifique AEB PI 1 PI 2

Puissance des apports internes PI W/m² m² W W

1,6 * 128 = 204 ou 204

PG 1 PG 2

Apports de chaleur PGW W

PS + PI = 579 ou 250

PV - PG = 1128 ou 1234

Puissance de chauffage PH = 1234 W




N Validation de la possibilité de chauffer par la ventilation

● Conclusions :

N NBN est « normalisé »

• Configuration défavorable avec facteurs de relance etc.

Puissance de chauffage élevée

• Pas de possibilité de chauffer par la ventilation

N PHPP :

• Hypothèse favorables

Puissance faible

• Possibilité de chauffer par la ventilation

Puissance de chauffage spécifique à la surface habitable PH / AEB = 9,7 W/m²

Saisie de la température maximale d'air neuf 52 °C °C °C

Température maximale d'air neuf Jzu,Max 52 °C Température d'air neuf sans post chauffe Jzu,Min 14,6 15,3

Comparaison: puis. max. de chauf., qui peut être véhiculée par l'air neuf PZuluft;Max = 1371 W spécifique: 10,7 W/m²

(oui / non)

Possibilité de chauffer via l'air neuf ? oui


CHAUFFAGE – INTRODUCTION21

Source : Energie +


CHAUFFAGE

INTRODUCTION

PRODUCTION

Facteur de conversion en énergie primaire

Electricité (effet Joule)

Chaudières au gaz / mazout

Combustion de biomasse

Pompe à chaleur

Système multi-intégré

Cogénération (production combinée de chaleur et d’électricité)

DISTRIBUTION

EMISSION

RÉGULATION

ENERGIE PRIMAIRE

22


CHAUFFAGE – PRODUCTION – Conversion en énergie primaire

● Nécessité de placer les différentes sources d'énergie sur le même

pied d'égalité

N Prise en compte de toutes les transformations nécessaires

avant livraison au consommateur final

N Valeurs identiques entre PEB et PHPP mais différente en Région

Bruxelloise et Région Wallonne

23

Vecteur énergétique (BXL) Fpgr CO2

/kWh *

€

/kWh

Carburants fossiles 1,00 217 - 306 0,06

Electricité 2,50 395 0,17

Elec. via cogen ou PV -2,50 -395 variable

Biomasse 0,32 ?? 0,05

* Source : Moniteur


CHAUFFAGE – PRODUCTION – Electricité (effet Joule)

● Principe de fonctionnement

N « bruler » l’électricité dans une résistance pure.

N génère une production de chaleur

● Paramètres énergétiques

N Rendement 100 %

N MAIS facteur d’énergie primaire

de 2.5 !

● Spécificités :

N Faible coût d’investissement

N Faible encombrement

N Régulation simplifiée

● Type d’équipement : voir chapitre “Emission”

24

Source : MK Engineering


CHAUFFAGE – PRODUCTION – Chaudière au gaz / mazout


N Combustion (gaz / fuel) et échange de chaleur avec un fluide

caloporteur (eau)


N Rendement relativement élevé (possibilité de condensation)• η de 95% à 103 %• Impact sur la consommation finale

N Facteur de conversion en énergie primaire favorable (=1)

N Réactivité élevée (temps de réponse)

N Pertes :

• Par les fumées

• Vers l’ambiance

• À l’arrêt

• Au démarrage

• …

25


CHAUFFAGE – PRODUCTION – Chaudière au gaz / mazout

● Type d’équipement:

N Atmosphérique / à air pulsé

N Haute température / BT / Condensation

N Sur socle / murale

N Modulante / à étage / tout ou rien

N Combustibles : gaz et mazout

• Suivant disponibilité sur site

• Si gaz (Bruxelles !) à favoriser

∙ Rendement

∙ Émission de polluant

● Spécificité

N Coûts d’investissement limités et maitrisés

N Simplicité technique et connaissance du marché

N Faible puissance disponible et modulante

26

Source : Viessmann Source : Bulex


CHAUFFAGE – PRODUCTION – Combustion de biomasse

● Principe de fonctionnement :

N Combustion de bûche, plaquette/pellet (résidus de production)

● Type d’équipement

N Poêle à bois / à pellet

N Chaudière à bois / à pellet

• Existe à condensation

N Feux ouverts et cassettes


N Facteur d’énergie primaire favorable de 0,32

● Spécificités

N Cout d’investissement élevé

N Large gamme de puissance (24 à >> kW)

N Maintenance importante (cendrier, etc.)

N Espace de stockage nécessaire pour combustible

• +/- 1,5 m³/an pour 100 m² de surface (ECH & ECS)

27

Source : Ökofen


Echangeur dynamique

CHAUFFAGE – PRODUCTION – Pompe à chaleur (PAC)


N Frigo inversé !

● Type de pompe à chaleur

N Air / Air

N Air / Eau

N Eau / Eau

28

Source : Energie +

Source : EF4

Echangeur statique

Eau souterraine

Eau de surfaceCaptage horizontal

Captage vertical

PAC aérothermique PAC hydrothermiquePAC géothermique


CHAUFFAGE – PRODUCTION – Pompe à chaleur

● Intérêt énergétique

N Efficacité énergétique potentiellement élevée

Suivant type de source : air / eau / sol (géothermie)

N Consommation d’électricité (pas d’intro gaz etc.)

N Éventuellement réversible (en froid pour non

résidentiel)

N Faible disponibilité de chaleur par grand froid si PAC air et

rendement très dégradé !

or en passif besoins surtout par grand froid…

un système complémentaire

● Spécificités

N Toute gamme de puissances disponible

N Fonctionnement en basse température

• ! Eau chaude sanitaire !

• ! Type de corps d’émission (voir plus loin)

N Pour très faible puissance (passif), existe avec revalorisation de

l’air extrait comme source froide

29

Source : Energie +


CHAUFFAGE – PRODUCTION – Multi-intégré30


N Équipement unique intégrant :

• Ventilation double flux à récupération de chaleur

• Pompe à chaleur intégrée pour chauffage de l’air de ventilation

• Préparateur d’eau chaude sanitaire solaire

Source GENVEX


CHAUFFAGE – PRODUCTION – Multi-intégré31

● Intérêt énergétique

N Chauffage par PAC mais COP (rendement) faible car appoint

électrique intégré

N 1 seul vecteur énergétique (électricité)

● Spécificités

N Système individualisé

N Simplification de installations (tout en 1) et gain de place

N Simplification de la régulation

N Encodage possible dans le PHPP si certifié

N Très faible puissance de chauffe

N Cout d’investissement élevé

N Appoint électrique nécessaire

N Il existe divers variantes du système « combi » jusqu’au système avec

micro-chaudière intégrée


CHAUFFAGE – PRODUCTION – Cogénération


N Production combinée de chaleur & d’électricité.

N Moteur à combustion (gaz, mazout, biomasse…)

• Type « groupe électrogène »

• Entrainement d’un alternateur (électricité)

N Récupération de chaleur

32

Source : ICEDD




N Rendement global « chaleur & électricité » supérieur.

N Production de chaleur haute température

N Ne peut couvrir 100 % des besoins

Nécessite un système complémentaire / d’appoint

N Facteur en énergie primaire de l’électricité produite de -2,5

33

Source : ICEDD



● Spécificités

N Investissement élevé – Engineering coûteux

N Raccordement électrique et régulation complexe

N Nécessite une base de demande énergétique constante

D’où système de stockage de la chaleur (ballon ECH)

N Existe dans une large gamme de puissances

● Tendance :

N En développement : micro ou nano-cogen

N Moteur stirling

● Infos complémentaires : http://www.icedd.be/cogencdrom/

34

Source : ICEDD Source : WhisperGen

http://www.icedd.be/cogencdrom/


CHAUFFAGE –PRODUCTION – Synthèse35

● Vecteur électrique : à limiter … en appoint !

● Gaz : Très bon compromis à BXL.

● Bois : encombrement / cout / maintenance / EP / émissions …

● PAC : !!! rendements par grand froid si de type tout air

● Multi intégré : marché peu développé à ce jour

● Cogénération : pour les grands systèmes et baseload importante

● Encodage PHPP détaillé à prévoir


CHAUFFAGE

INTRODUCTION

PRODUCTION

DISTRIBUTION

Fluide caloporteur

Pertes thermiques

Zonage

Electricité auxiliaire

EMISSION

RÉGULATION

ENERGIE PRIMAIRE

36


CHAUFFAGE – DISTRIBUTION – Fluide caloporteur

● Air vs Eau : Capacité de transport de la chaleur

N Prise en compte de :

• La capacité thermique du fluide caloporteur

• Les consommations énergétiques de distribution (pompe/ventilateur)

N Consommation énergétique inférieure pour l’eau

● Exemple:

N Chauffage de 100 m² passif (y compris relance et hors apports)

+/- 3.000 W (NBN ≠ PHPP)

N Ventilation suivant NBN D50.001 de 250 m³/h

N Capacité de transport de l’air si pulsion à 40°C (max) :

250 [m³/h] / 3600 [s/h] x 1,16 [kg/m³] x 1 [kJ/kg] x (40-20) [K°]

= 1.600 W

N La ventilation n’est pas en mesure de compenser 100 % des

déperditions (suivant NBN, y compris relance et sans apport)

N Une ventilation intermittente n’est plus possible.

N Pertinence d’émetteurs de chaleur complémentaire.

37


CHAUFFAGE – DISTRIBUTION – Pertes thermiques

● Distribution de la chaleur = pertes en ligne suivant :

N Différence de T° entre fluide et ambiance

N Y compris pour la chaleur par l’air !

N Épaisseur & performance du calorifuge

Rappel = Obligation PEB !!!

● Ordre de grandeur

1mètre de DN 20 ECH à 50°C dans ambiance de

10°

3500 h/an

∙ sans isolant = 120 kWh/an =8,0 m² de passif !

∙ 30 mm LR (PEB) = 28 kWh/an =1,9 m² de passif

∙ 60 mm LR = 20 kWh/an =1,3 m² de passif

● A prendre en compte dans le PHPP !

N Les pertes de distribution augmentent la

consommation en énergie brute

38

Source : photos MK Engineering


CHAUFFAGE – DISTRIBUTION – Zonage

● Unizone / multizone ?

● Réglementation PEB :

N En résidentiel : 1 unité = 1 zone

N En tertiaire : max 1.250 m² / zone et 1 étage /zone

N Chaque zone est indépendante

● Suivant

N Orientation (charges externes)

N Affectation & usage (charges internes)

N Horaire d’occupation

N Comptabilité énergétique

● PHPP = unizone ! Or,

N en résidentiel : living (21°C), chambre (18°C), sdb (24°C) etc.

N en tertiaire : bureaux, circulation, archives,

salles de classes, noyau sanitaire, etc. …

39


CHAUFFAGE – DISTRIBUTION – Electricité auxiliaire

● Electricité auxiliaire :

N Circulateur (chauffage par eau)

N Ventilateur (chauffage par air)

circulation du fluide caloporteur

● Source de consommation :

N Pertes de charges (résistance à l’avancement) dues

• aux conduites

• aux singularités (organes de réglage, de contrôles et accessoires)

● A prendre en compte dans le PHPP !

N Impact sur la consommation

en énergie auxiliaire

40

Source : Energie +

Source : Grundfoss


CHAUFFAGE – DISTRIBUTION– Synthèse41

● Eau : 1er vecteur de transport de l’énergie

● Air : OK pour vecteur secondaire si appoint complémentaire prévu

● Calorifuge : 1 MUST !

● Zonage : à intégrer très en amont

● Consommation des auxiliaires : paramètres non négligeables


CHAUFFAGE

INTRODUCTION

PRODUCTION

DISTRIBUTION

EMISSION

Introduction

Radiateurs et convecteurs à ECH

Chauffage par le sol

Radiateurs électrique (conv. & rad.)

Chauffage par l’air

RÉGULATION

ENERGIE PRIMAIRE

42


CHAUFFAGE – EMISSION

● Répartition des apports pour combattre les déperditions :

N En Passif et TBE : rôle relatif faible du système de chauffe

N Nécessité de réaction rapide aux sollicitations

• Apports internes

• Apports externes

système à haute réactivité (faible inertie)

43

Source Matriciel

Source Matriciel



● Puissance d’émission nécessaire

N 10 à 30 W/m² = très faible puissance

● Implantation

N Plus de « parois froide » plus de nécessité

absolue de positionner le corps de chauffe « sous la

fenêtre »

● Convection et rayonnement

● PHPP : pas de prise en compte du système d’émission

44



● Radiateurs - convecteurs

N Échange thermique par convection et rayonnement par l’échange

d’eau chaude

N Régulation aisée (vanne thermostatique)

N Réactivité et dynamique thermique (inertie)

● Chauffage par le sol :

N Distribution d’un fluide chaud (ou résistance électrique dans le sol) et

émission de chaleur principalement par rayonnement.

N Possibilité de travailler en très basse température

Pompe à chaleur, solaire, chaudière à condensation …

N Inertie très élevée …

peu adapté si bâtiment réactif aux apports internes et externes variables

N Couts d’investissement très élevés

N Confort ? Fonction du résultat de la régulation

45

Source : Radson



● Chauffage électrique :

N Batterie électrique

N Emetteur radiant

N Radiateur

N Chauffage sol électrique

(santé : champs magnétique…)

N À accumulation (très inertiel)

à éviter absolument !!!

46

500 à 3.000 W

1.000 à 3.000 W

150 W/m²

500 à 2.000 W

Source : fabricants divers


CHAUFFAGE –EMISSION– Synthèse47

● Recherche de réactivité (faible inertie)

● Intérêt de la basse température pour augmenter les rendements de

production MAIS fait chuter la réactivité…

● Intérêt de systèmes d’émissions composés (mixtes)

● Pas de prise en compte dans le PHPP


CHAUFFAGE

INTRODUCTION

PRODUCTION

DISTRIBUTION

EMISSION

RÉGULATION

ENERGIE PRIMAIRE

48


CHAUFFAGE – RÉGULATION

● Objectif :

N Assurer le contrôle du confort

N Optimiser les consommations des systèmes

● Moyens :

N Par ajustement de la T° ambiante (aux horaires, l’occupation, …)

N Via ajustement des conditions de fonctionnement des systèmes

● Techniques :

N Grande diversité de techniques, fonction des systèmes (prod.,

distr., émiss. … )

N La créativité et originalité est possible

N MAIS attention à l’exploitation et la compréhension de

l’utilisateur final.

● PHPP : pas de prise en compte du système d’émission

49


CHAUFFAGE

INTRODUCTION

PRODUCTION

DISTRIBUTION

EMISSION

RÉGULATION

ENERGIE PRIMAIRE

50


CHAUFFAGE – ÉNERGIE PRIMAIRE

● Tableau de conversion en énergie

primaire :

● Comparaison des techniques de

production :

besoins net : 15 kWh

Pertes de distribution du réseau de chauffage : 1,0 kWh

51

Système Besoins bruts

[kWh]

Energie finale

[kWh]

Coût

[€/m²]

Energie primaire

[kWhp]

Tout électrique 15+ pertes = 15,0 15/100% = 15,0 15 x 0,17 = 2,55 15 x 2,5 = 37,5

Chaudière au gaz 15+ pertes = 16,0 16/95% = 16,8 16,8 x 0,06 = 1,01 16,8 x 1 = 16,8

Pompe à Chaleur 15+ pertes = 16,0 16/2,5 = 6,4 6,4 x 0,17 = 1,09 6,4 x 2,5 = 16,0

Biomasse 15+ pertes = 16,0 16/85% = 18,8 18,8 x 0,05 = 0,94 18,8 x 0.32 = 6,2

Vecteur énergétique Fp

Carburants fossiles 1,00

Electricité 2,50

Electricité via cogen -2,50

Biomasse 0,32


CHAUFFAGE – QUESTIONS / RÉPONSES / DÉBATS52

?


TABLE DES MATIERES

INTRODUCTION

CHAUFFAGE


53



INTRODUCTION

Méthode de dimensionnement

Besoins de chaleur

Légionellose

MINIMISATION DES CONSOMMATIONS

DISTRIBUTION

PRODUCTION

ENERGIE PRIMAIRE

54


ECS – INTRODUCTION – Méthode de dimensionnement

● Normes :

N Pr NBN D20-001 calcul en équivalent habitant

N Similaire à DIN allemande

N Donne accès au dimensionnement sur catalogue des fabricants.

● Méthodes & outils usuels

N Fonction d’un usage à l’autre !

N Si bâtiment existant : procéder à des relevés !

N Feuilles de calculs proposées par divers constructeurs

N Feuilles de calculs « Energie+ le site » pour évaluation des

consommations

N Abaques de profils de consommation

55


ECS – INTRODUCTION – Consommation de chaleur

● Analyse de l’origine des consommations en chaleur pour ECS

N Consommation en ECS

N Pertes de stockage & de distribution

N Pertes de production

56


ECS – INTRODUCTION – Légionellose

● Définition

N bactérie Legionella pneumophila naturellement présente dans

l’eau potable mais en faible concentration

● Situation de développement

N Eau stagnante

N Température proche de 37°C

● Danger et contamination

N Contamination par inhalation de gouttelettes d’eau infestées

N Personnes âgées et sensibles (pulmonaire)

● Moyens de luttes

N Limiter les eaux stagnantes• Boucles d’ECS (circulation forcée bouclée dans le bâtiment à une température élevée)

• Bras mort depuis la boucle < 5m ou 3 litres

N T° de distribution > 60°

N Décontamination (thermique, chimique …)

57


EAU CHAUDE SANITAIRE

INTRODUCTION


DISTRIBUTION

PRODUCTION

ENERGIE PRIMAIRE

58


ECS – MINIMISATION DES CONSOMMATIONS

Minimisation des consommations d’ECS !

=

Minimisation des besoins énergétiques

● Exemple

N 10 bains de 120 litres = 42 kWh = 2,8 m² de passif !

N 10 douches de 30 litres = 10,5 kWh = 0,7 m² de passif …

● Moyens :

N Comportemental et conscientisation (facturation?)

N Conception - exemple : lave main = ECS ?

N Equipements basse conso :

Robinetterie basse consommation, bouton poussoir

temporisé, réducteur de pression, etc.

● PHPP : consommation normalisée

25 litres/(personnes.jour) à 60°C• Correspond à 36 L/j.pers

59

WAT 02



INTRODUCTION


DISTRIBUTION

PRODUCTION

ENERGIE PRIMAIRE

60


ECS – DISTRIBUTION – Conduites & Boucles d’ECS

● Boucle d’ECS :

N Lutte contre la légionellose (60°C, circulation, …)

N Puisage rapide

• Si grande distance avec la zone de production

• En cas de centralisation

● Distribution de la chaleur = pertes thermiques comme pour le

chauffage MAIS :

N Fonctionnement à plus haute température

N Temps de fonctionnement plus élevé (8760 h/an?)

● Ordre de grandeur

1mètre de DN 20 ECS à 60°C dans ambiance de 10°

8760 h/an (en boucle):

∙ sans isolant = 370 kWh/an =24,6 m² de passif !

∙ 30 mm LR (PEB) = 87 kWh/an =5,8 m² passif

∙ 60 mm LR = 63 kWh/an =4,2 m² passif

61



INTRODUCTION


DISTRIBUTION

PRODUCTION

Mode de préparation

Source de chaleur

Energie primaire

ENERGIE PRIMAIRE

62


ECS – PRODUCTION – Mode de préparation

● Instantanée

N Avantages

• Faible encombrement

• Faible charge au sol

• Absence de pertes de stockage

(si échangeur isolé !)

• Bonne performance hygiénique

• Faibles coûts d’investissement

N Inconvénients

• Surdimensionnement de la source de chaleur (24 kW/100m² au lieu

de 4 kW si taille ballon suffisante)

• Risque de cycles courts

• Temps de mise à disposition de la chaleur (régime transitoire de

démarrage)

63

Source : Energie +


ECS – PRODUCTION – Mode de préparation

● (Semi) Accumulation

N Avantages

• Puissance de chauffe réduite,

fonctionnement plus doux

• Potentiel de valorisation des

apports énergétiques non

contrôlés (type solaire)

• Disponibilité immédiate de l’ECS

N Inconvénients

• Risque de légionellose

• Pertes énergétiques de stockage

• Coût d’investissement plus élevé

• Encombrement, charge au sol …

64

Source : Energie +


ECS – PRODUCTION – Source de chaleur

● Lien au système de chauffage

N Rappel : besoins de Haute Température (légionellose etc.)

N Combiné au système de chauffage :

• Dépendant du système de production de chaleur

• Retour haute température >< condensation !

• Priorité eau chaude sanitaire

N Indépendant du système de chauffage :

• Systèmes spécifiques

∙ Préparateur gaz, électricité

∙ Instantané, à accumulation

• Système d’appoint : évier de cuisine avec boiler

sous évier

avantages : longueur des réseaux réduites

Temps d’attente et consommation réduits

65

Source : Bulex

Source : Energie +


Source : Energie +

ECS – PRODUCTION – Solaire thermique


N Valorisation des apports solaires pour chauffage d’un fluide

● Types de systèmes

N Panneaux plans / capteurs sous vide

N Ballon de stockage

66

Source : Energie +

ENE08

Source : photos MK Engineering


ECS – PRODUCTION – Solaire thermique


N Disponibilité hivernale de la chaleur

N Rendement décroissant avec la T° extérieure

● Dimensionnement

N Etude de faisabilité

technico-économique

N Taux de couverture

solaire = +/- 40%

● Spécificités

N Coût d’investissement

élevé

N Primes Régionales

disponibles

67

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Janvier Février Mars Avril Mai Juin Juillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre

Fra

cti

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-]

Ra

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e [

kW

h/(

m²M

ois

)]

Couverture solaire mensuelle (chaleur) Total puissance chaleur mensuelle production ECS

Rayonnement sur surface de capteur inclinée Couverture solaire mensuelle (%)



INTRODUCTION


DISTRIBUTION

PRODUCTION

ENERGIE PRIMAIRE

68


ECS – ENERGIE PRIMAIRE

● Comparaison des techniques de production :

N Appartement 80 m² 2,33 personnes

Besoins Nets = 14,9 kWh/an.m²

N Cas d’une production centralisée

Stockage + Distribution = 9,9 kWh/an.m²

69

Système Besoins bruts

[kWh]

Energie finale

[kWh]

Coût

[€/m²]

Energie primaire

[kWhp]

Tout électrique 14,9 + 9,9 = 24,8 24,8/100% = 24,8 24,8 x 0,17 = 4,22 24,8 x 2,5 = 62,0

Solaire thermique +

Electricité

(14,9 + 9,9) x

60% = 14,914,9/100% = 14,9 14,9 x 0,17 = 2,53 14,9 x 2,5 = 37,3

Pompe à Chaleur 14,9 + 9,9 = 24,8 24,8/2,0 = 12,4 12,4 x 0,17 = 2,11 12,4 x 2,5 = 31,0

Chaudière au gaz 14,9 + 9,9 = 24,8 24,8/85% = 29,2 29,2 x 0,06 = 1,75 29,2 x 1,0 = 29,2

Solaire thermique +

chaudière au gaz

(14,9 + 9,9) x

60% = 14,914,9/85% = 17,5 17,5 x 0,06 = 1,05 17,5 x 1,0 = 17,5

Biomasse 14,9 + 9,9 = 24,8 24,8/80% = 31,0 31,0 x 0,05 = 1,55 31,0 x 0.32 = 9,9


LEGISLATION CHAUFFAGE PEB70

● 2 types d’installations :

N Installation de type 1 :

• 1 chaudière, avec 20 kW ≤ Pnominale ≤ 100 kW

N Installation de type 2 :

• Plusieurs chaudières, avec 20 kW ≤ Pnominale ≤ 100 kW, OU

• 1 ou plusieurs chaudières avec Pnominale > 100 kW





● Partitionnement :

Les réseaux hydrauliques/aérauliques de distribution de chaleur nouvellement

placés ou modifiés (ne concerne pas l’ECS) doit être conforme à l’annexe 4

N Création et partitionnement de zone



● Régulation

Lors du placement d’une nouvelle chaudière :

N Programmateur à horloge

• permettant un changement de régime entre les régimes normal, de

ralenti et hors gel

• Régulation locale des émetteurs

• « Les émetteurs de chaleur sont équipés de robinets thermostatiques ou

régulés en fonction de la température mesurée dans le local »

• Régulation climatique

• si la superficie plancher chauffée ≥ 400 m²



● Comptage :

Si 100 kW < Psystème < 500 kW

N Compteur de combustible obligatoire

N Jauge de mazout pas suffisante!

Si Psystème ≥ 500 kW

N Compteur de combustible obligatoire

N Compteur intégrateur de chaleur sur le système de chauffage

obligatoire

N Si la chaufferie alimente différents bâtiments autant de compteurs

que de bâtiments

N Si plusieurs vecteurs énergétiques autant de compteurs que de

combustible



>10.000m³/h

(si nouvelle chaudière)

- Type 2

● 16 Exigences PEB


CE QU’IL FAUT RETENIR DE L’EXPOSE

● Le Chauffage dans le TBE et Passif :

1. Equipements de (très) faibles puissances

2. Minimisation des pertes et consommations auxiliaires

3. La recherche d’une haute réactivité des installations

4. Une prise en compte de l’énergie primaire

● Eau Chaude Sanitaire dans le TBE et Passif :

1. Les besoins nets sont normalisés

2. Hygiène et santé : lutte contre la légionellose

3. Distribution de l’ECS, impact de:

N la boucle de distribution

N de l’implantation des points de puisage

4. Potentiel en énergie renouvelable élevé

il n’existe pas de solution toute faite !

76


OUTILS ET REFERENCES

● Outils, sites internet, etc… intéressants :

N Vademecum PMP

N http://www.energieplus-lesite.be/

N Divers Normes dont NBN B62-003 & NBN EN 12831

● Références Guide bâtiment durable et autres sources :

N Guide bâtiment durable :

• http://www.guidebatimentdurable.brussels

Fiche : ENE08 – ENE10

77

http://www.energieplus-lesite.be/


CONTACT78

Thomas Leclercq

MATRIciel sa

: 010/24.15.70

: [email protected]


ECS – QUESTIONS / RÉPONSES / DÉBATS79

?


80

MERCI POUR VOTRE ATTENTION

Documents

Formation bâtiment durable : Passif et (très) basse énergie - … · 2016. 4. 14. · Chauffage & ECS Thomas LECLERCQ MATRIciel sa ... N Bâtiment PEB 2015 : de 40 à 60 W/m