CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE...

162
CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux Une boite à outils d’aide à la décision pour la conception et la réhabilitation basse consommation des immeubles de bureaux Rapport final +-

Transcript of CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE...

Page 1: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux

Une boite à outils d’aide à la décision pour la conception et la réhabilitation basse

consommation des immeubles de bureaux

Rapport final

+-

Page 2: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux

Rapport final

JUILLET 2010

Page 3: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

2

RÉSUMÉ

CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX

Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la réhabilitation basse consommation des immeubles de bureaux

Les concepteurs de bureaux sont soumis à des contraintes contradictoires : garantir un confort toute saison, pouvant imposer un recours important à la climatisation, tout en allant vers des bâtiments à très basse consommation voire à énergie positive, ce qui impose de limiter très fortement les consommations de climatisation.

Le projet Climhybu vise alors à promouvoir une approche globale associant une conception bioclimatique de l’enveloppe, l’utilisation maximale des ressources renouvelables extérieures, le soleil et l’air notamment, et le recours limité à des installations techniques efficaces et bien gérées.

Les livrables du projet constituent une boîte à outils : une méthodologie et des éléments pour la conception : - un document de conviction des maîtres d’ouvrage, - un guide de conception et de choix fondé sur des packs de solutions, - une bibliothèque de solutions techniques, - un outil de conception et de calcul des puissances et des consommations, et des coûts sous forme de logiciel. Le projet rassemble un consortium de huit membres dont les compétences couvrent tous les aspects du projet.

L’étude a démarré en juin 2007, des réunions de travail ayant lieu chaque mois.

Les premières actions engagées ont confirmé qu’il est envisageable de réduire très fortement les consommations de chauffage et de refroidissement par une diminution des déperditions à travers l’enveloppe des bâtiments, une bonne protection solaire en période chaude et une valorisation de l’inertie et en utilisant l’air extérieur comme source froide en mi saison et à certaines heures en été. On peut ainsi limiter l’utilisation de systèmes de chauffage et de refroidissement aux conditions extrêmes, voire pour certains locaux éviter l’utilisation de climatisation thermodynamique.

Le premier livrable, la bibliothèque de solutions techniques, a été rendu en mars 2008. Le deuxième livrable, constitué des algorithmes développés et du moteur de calcul 1.0, a été rendu en mai 2009, la gestion des protections solaires et de la surventilation ayant été implémentées.

Les packs de solutions, l’outil de conviction et le guide sont terminés.

Un aspect important du projet, en complément des aspects techniques, est l’accent mis sur l’expérimentation qui doit permettre à des concepteurs de tester les solutions Climhybu. L’expérimentation s’est déroulée en trois phases : sur les concepts, les outils puis les instruments de diffusion. Plusieurs réunions de travail ont eu lieu entre le BET et le consortium pour six opérations dont une en réhabilitation. Le concept de Climhybu a été validé ; l’importance d’un dimensionnement des installations avec des outils dynamiques afin d’optimiser les puissances et les coûts a été mis en avant et l’intérêt de la surventilation est confirmé. La bibliothèque de fiches de solutions, constituant un véritable outil de communication entre les partenaires d’un projet, a été commentée. Des propositions d’amélioration des outils, notamment pour ce qui est de leur adaptation à leur cible, ont été faites par les BET et prises en compte en grande partie.

Page 4: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

3

SOMMAIRE

1.  PRESENTATION DU PROJET ................................................................................ 4  

2.  TRAITEMENT DES TACHES .................................................................................. 7  

2.1  Solutions techniques pour le bâti, les systèmes et la gestion .................................. 7  2.2  Développement de l’outil de conception .............................................................. 7  

2.2.1  Principe .................................................................................................. 7  2.2.2  Developpements - Contenu de la version 1.0 ............................................... 8  2.2.3  Développement de l’interface de l’outil ........................................................ 9  

2.3  Elaboration de packs de solutions ...................................................................... 11  2.3.1  Définition ............................................................................................... 11  2.3.2  Description des locaux et des bâtiments types ............................................ 12  2.3.3  Méthodologie .......................................................................................... 12  

2.4  Instruments de diffusion .................................................................................. 15  2.5  Expérimentation ............................................................................................. 15  

2.5.1  La phase N° 1 ......................................................................................... 15  2.5.2  Les phases N° 2 et N° 3 ........................................................................... 16  

3.  GESTION DU PROJET ........................................................................................ 17  

ANNEXES .............................................................................................................. 18  

ANNEXE 1 : BIBLIOGRAPHIE SUR LES BATIMENTS A TRES FAIBLE CONSOMMATION  

ANNEXE 2 :PHOTOVOLTAÏQUE  

ANNEXE 3 : LES PACKS DE SOLUTIONS  

ANNEXE 4 : COUT GLOBAL  

ANNEXE 5: APPLICATION DE LA DEMARCHE  

ANNEXE 6 : SYNTHESE DE L’EXPERIMENTATION  

ANNEXE 7 : COMPTES-RENDUS DE REUNIONS  

Page 5: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

4

1. PRESENTATION DU PROJET

La consommation énergétique des bâtiments de bureaux en France se situe aux environs de 54 TWh par an en énergie finale pour un parc d’une surface de 182 millions de mètres carrés. La consommation unitaire moyenne d'énergie, toutes énergies confondues, se situe à 283 kWh/m².

30% des bâtiments de bureaux sont climatisés.

Les objectifs du projet

L’objectif initial du projet Climhybu était de fournir aux décisionnaires et maîtres d'ouvrage les moyens de définir des objectifs et de dialoguer avec les concepteurs pour aboutir à l'objectif visé de 30% d'économie par rapport aux exigences de la RT 2005 sans surcoût, en s'appuyant sur une procédure et un référentiel leur garantissant la pertinence des travaux pour les bâtiments neufs et avec des adaptations pour les bâtiments existants. Un objectif plus exigent de 50 kWh/m² annuels avec un surcoût possible est également défini.

En fait, le projet reste le même mais ses objectifs ont été adaptés à l’évolution du contexte depuis le début de l’étude : Grenelle et future RT Neuf.

• Positionnement de la solution "tout Climhybu" par rapport à 50 kWh d'énergie primaire / m2 SHON

• Positionnement des variantes par rapport à ce cas en termes d'indicateurs consommations, confort et coûts.

Il s’agit également de fournir aux concepteurs tant pour la conception globale du bâti que pour le choix et le dimensionnement des équipements une bibliothèque de solutions pertinentes et les moyens de les assembler de façon cohérente et adaptée à chaque cas traité, y compris par des concepts innovants s'ils apparaissent apporter une solution à des problèmes aujourd'hui non résolus.

Un aspect important du projet est, en complément des aspects techniques, l'accent mis sur les instruments de conviction pour les décideurs et de dissémination adaptés à chacun des acteurs du processus de construction ou de réhabilitation.

Le projet Climhybu vise alors à promouvoir la climatisation hybride, une approche globale associant une conception bioclimatique de l’enveloppe, l’utilisation maximale des ressources renouvelables extérieures, le soleil et l’air notamment, et le recours limité à des installations techniques efficaces et bien gérées.

Les livrables du projet

Ainsi, pour atteindre les objectifs du projet les livrables constituent une boîte à outils : une méthodologie et des éléments pour la conception :

- un document de conviction des maîtres d’ouvrage,

- un guide de conception et de choix fondé sur des packs de solutions,

- une bibliothèque de solutions techniques,

- un outil de conception et de calcul des puissances et des consommations et des coûts, sous forme de logiciel.

Les livrables papier sont rassemblés dans un CD, un CD d’installation de Climawin 2005 avec le module Climhybu est fourni.

Page 6: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

5

L’organisation du projet

L’approche vise à accompagner la maîtrise d’ouvrage et la maîtrise d’œuvre tout au long du processus de décision et de conception à l’aide d’outils adaptés. Le projet est organisé en cinq tâches :

• Définition de solutions techniques pour le bâti, les systèmes et la gestion régulation

L'objectif est la définition de solutions techniques types applicables dans le neuf et la réhabilitation lourde; par le recensement et l’évaluation des solutions actuellement proposées ainsi que la prise en compte de solutions innovantes en cours de développement.

• Développement d’un outil de conception

L’outil intègre le dimensionnement des installations et le calcul des consommations.

• Elaboration de packs de solutions

On définira des ensembles de solutions cohérentes permettant d'atteindre l'objectif en distinguant les aspects bâti et les aspects systèmes.

• Instruments de diffusion

Il s’agit notamment de réaliser un outil de conviction des maîtres d’ouvrage et un guide de conception et de choix des solutions et de présenter l’outil de conception sous forme logiciel utilisable par les bureaux d’étude.

• Expérimentation

Cette tâche doit permettre de valider les packs de solutions et l’outil de conception sur des opérations en phase de conception. Les opérations servant à la validation seront en cours de certification « NF Bâtiments tertiaires – Démarche HQE® » ce qui permet de travailler avec des acteurs déjà sensibilisés aux enjeux expérimentaux et de garantir une réponse équilibrée aux enjeux de santé, de confort et d’environnement.

Utilisation des outils

Les rendus sont adaptés aux phases de la conception comme le montre la figure suivante :

Programme EsquisseConcours APS APD/DCE

Maître d'OuvrageGuide Maîtres

d'Ouvrage

Guide de conception

Guide de conception - Partie Bâti

Guide de conception - Partie

Systèmes

Guide de conception -

Partie Systèmes

ArchitecteBibliothèque de solutions

Bibliothèque de solutions

Bibliothèque de solutions

Outil de comparaison

Outil de comparaison

BET Module de calcul Module de calcul

Dimensionnement ¸¸ ¹ ¸ ¸¸ ¹ ¸¸ ¹�è

Consommations ¸ ¸ ¸¸ ¹ ¸¸ ¹�è

Confort thermique ¸¸ ¹ ¸¸ ¹ ¸¸ ¹ ¸¸ ¹�è

Coûts (investissements, fonctionnement)

¸¸ ¹ ¸¸ ¹�s ¸¸ ¹�s ¸¸ ¹� s e

Act

eurs

Deg

ré d

e co

nnai

ssan

ce

Figure 1 : Application de la boîte à outils Climhybu à la conception

Page 7: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

6

- Phase programme :

Si l’on suppose le choix du site réalisé, le Maître d’Ouvrage peut, à l’aide du guide de conviction et du Guide de conception et de choix de solutions, apporter une première série de réponses sur le choix du plan masse, de l’orientation, du nombre de niveaux et sur la conception générale du bâtiment : forme générale souhaitée du bâtiment ? Proportion de baies vitrées ? Cette proportion est-elle différente selon les orientations ?

- Phase esquisse :

Le Guide de conception et de choix de solutions et la bibliothèque permettent au Maître d’Ouvrage et aux concepteurs de bien cerner les conséquences des choix d’image effectués à ce stade. La réponse aux questions suivantes peut par exemple être apportée en toute connaissance de cause : quels sont les principaux systèmes constructifs prévus ? Quels sont les choix d’enveloppe ? Pourra-t-on ouvrir les fenêtres ? Le bâtiment sera-t-il climatisé ? Quels sont les systèmes qui sont prévus ? Quelles puissances ?

- Phase APS :

Grâce au Guide de conception et de choix de solutions, à la Bibliothèque de solutions et à l’Outil de comparaison des solutions CLIMHYBU, l’équipe de concepteurs ainsi que le Maître d’Ouvrage, peuvent affiner les choix de la phase précédente en s’attachant à résoudre les questions suivantes :

L’enveloppe choisie permet-elle de satisfaire aux réponses apportées en programme, quelles qu’elles soient : conception passive et bioclimatique, confort accru, coûts moindres ?

Les puissances mises en place correspondent-elles au mieux aux besoins ou sont-elles surestimées ?

Les solutions choisies sont-elles les plus pertinentes ? Correspondent-elles à la réponse aux questions du programme ? Existe-t-il des solutions éprouvées ou plus innovantes qui permettent de satisfaire aux objectifs du programme ?

Les changements opérés sur telle ou telle solution technique ont-ils un impact direct sur les puissances, les consommations, les coûts, le confort ?

- APD, DCE :

Le Module de calcul CLIMHYBU, associé au logiciel ClimaWin2005, permet la validation définitive de la solution retenue, ainsi que des éventuelles variantes possibles. La consultation des entreprises n’en sera que plus rapide et précise.

Le planning est le suivant :

L’étude a démarré le 1er juin 2007 pour une durée de 36 mois. Le rapport final fait état des travaux menés durant l’étude.

Page 8: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

7

2. TRAITEMENT DES TACHES

2.1 SOLUTIONS TECHNIQUES POUR LE BATI, LES SYSTEMES ET LA GESTION

L'objectif de la tâche est la définition de solutions techniques types applicables dans le neuf et la réhabilitation lourde par le recensement et l’évaluation des solutions actuellement proposées ainsi que la prise en compte de solutions innovantes en cours de développement.

Une étude bibliographique sur des bâtiments à très faible consommation pouvant mettre en œuvre des principes de climatisation hybride a été conduite en début de projet pour alimenter la bibliothèque de solutions. Cette étude est en Annexe 1.

Les fiches descriptives de solutions présentant chaque composant entrant dans la conception des bâtiments Climhybu sont rassemblées dans le rapport PEB 08-011R_CLIMHYBU_livrable_1_fiches_descriptives_200308.doc qui a constitué le premier livrable de l’étude remis le 20 mars 2008.

2.2 DEVELOPPEMENT DE L’OUTIL DE CONCEPTION

L’objectif du projet Climhybu est de fournir aux décisionnaires et maîtres d'ouvrage les moyens de définir des objectifs et de dialoguer avec les concepteurs pour aboutir à l'objectif visé, en s'appuyant sur une procédure et un référentiel leur garantissant la pertinence des travaux pour les bâtiments neufs et avec des adaptations pour les bâtiments existants.

Il s’agit également de fournir aux concepteurs tant pour la conception globale du bâti que pour le choix et le dimensionnement des équipements une bibliothèque de solutions pertinentes, et les moyens de les assembler de façon cohérente et adaptée à chaque cas traité, y compris par des concepts innovants s'ils apparaissent apporter une solution à des problèmes aujourd'hui non résolus.

Un aspect crucial de cette approche est, en amont du calcul de l'impact énergétique, de pouvoir guider et évaluer les choix en termes de conception du bâti et de choix et dimensionnement des systèmes. Ceci est particulièrement important pour les aspects de confort d'été et de refroidissement, qui est un choix initial très important (dans le neuf comme dans l'existant), et pour lesquels une approche globale est indispensable.

L'outil de calcul doit donc permettre de répondre aux quatre questions suivantes :

1) Quelle puissance de chauffage requise ?

2) Quel confort d'été ?

3) Quelle puissance de refroidissement requise ?

4) Quelles consommations d'énergie ?

C'est en effet à partir de ces quatre informations que peut être apprécié le choix d'une solution par rapport à une autre.

2.2.1 PRINCIPE

L'outil de calcul est mis au point à partir de la méthode et du cœur de calcul Th-Cex pour les calculs réglementaires des bâtiments existants.

Ce logiciel qui couvre déjà le point 1 et les points 2 et 4 pour une grande partie des équipements et systèmes envisagés dans le concept Climhybu, a dû cependant évoluer pour répondre à l’ensemble des besoins de l’étude :

• L’outil de départ, étant un outil réglementaire de calcul de consommation conventionnelle, il a dû être ouvert pour permettre de remplacer certaines données conventionnelles par des données entrées par l’utilisateur.

• Il a été complété en implémentant certains systèmes et en y adjoignant un module permettant le traitement du point 3.

Page 9: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

8

• De plus l'outil a été conçu pour permettre une première approche portant sur l'impact du bâti et de la ventilation (conception de l'enveloppe, orientation et des baies, inertie thermique ...) de façon à pouvoir être utilisé en optimisation de celui-ci avant que les systèmes soient précisément définis.

2.2.2 DEVELOPPEMENTS - CONTENU DE LA VERSION 1.0

Au cours du 3ème semestre, les travaux ont porté sur l’ouverture des données d’entrée, sur le dimensionnement, sur la prise en compte de la surventilation et de la gestion des protections solaires.

Les données conventionnelles ouvertes sont :

• Scénario d’occupation (scénario hebdomadaire défini par l’utilisateur)

• Période de vacances (l’utilisateur définit quelles sont les semaines de vacances sur l’année)

• Scénario de ventilation (scénario hebdomadaire défini par l’utilisateur)

• Scénario d’éclairage (scénario hebdomadaire défini par l’utilisateur)

• Apports internes sensibles (l’utilisateur définit les apports internes sensibles en W/m² dissipés en occupation et en inoccupation)

• Apports internes en humidité (l’utilisateur définit les apports internes d’humidité en occupation et en inoccupation)

La gestion des équipements a été complétée :

• La gestion des protections solaires a été définie par de nouveaux algorithmes élaborés de façon à intégrer la conception bioclimatique des bâtiments.

• L’ouverture des baies a été complétée par des dispositifs automatiques d’ouverture fermeture pour assurer le renouvellement d’air de confort des locaux. De nouveaux algorithmes ont été développés.

Les algorithmes correspondant à la gestion des protections solaires et à la gestion de la surventilation ont été présentées dans le rapport d’avancement N°3.

L’implémentation de nouveaux composants sur la base de fiches algorithmes établies précédemment a été effectuée au quatrième semestre : gestion des protections solaires, gestion de l’ouverture des baies, puits climatique, matériaux à changement de phase et production photovoltaïque.

Les travaux conduits sur l’intégration de la production photovoltaïque dans Climhybu font l’objet du document de synthèse en Annexe 2.

L’Annexe 4 présente l’approche simplifiée en coût global.

Le code a été testé sur plusieurs cas de bâtiments.

Les algorithmes développés et le moteur de calcul Climhybu 1.0 sont rassemblés dans le rapport PEB 09-019R FC PT EF Climhybu_livrable_2_fiches_3_Moteur_010409.doc, qui a constitué les livrables 2 et 3, remis en mai 2009.

Page 10: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

9

2.2.3 DEVELOPPEMENT DE L’INTERFACE DE L’OUTIL

L’interface de l’outil logiciel est opérationnelle, le cœur de calcul ayant été implémenté dans Climawin.

L’outil logiciel permet les calculs suivants :

- Des calculs réglementaires

- Des calculs Climhybu qui utilisent une partie des données d’entrée du calcul réglementaire (zone climatique, altitude, structure des locaux, CTA…), une parties des données du calcul réglementaires éventuellement modifiées (nature des parois, performance des systèmes…) et des données spécifiques à Climhybu.

L’interface est alors structurée de la façon suivante :

- Une interface Climawin correspondant au calcul réglementaire.

La Figure 2 est un exemple de l’interface réglementaire : la partie gauche montre l’arborescence du projet, la partie droite permet d’entrer les données pour chaque élément de l’arborescence, ici un local (données générales, apports internes et enveloppe).

Figure 2 : Exemple d’interface Climawin

- Une interface Climhybu pour renseigner les données spécifiques à Climhybu et pour l’affichage des résultats.

La Figure 3 est un exemple de l’interface Climhybu : la partie gauche montre l’arborescence simplifiée du projet, la partie droite permet d’entrer les données pour chaque élément de l’arborescence, ici le bâtiment (choix des calculs à conduire), et de récupérer les résultats dans la partie supérieure.

Page 11: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

10

Figure 3 : Exemple d’interface Climhybu

Dans l’interface Climhybu il est possible d’appeler un utilitaire (voir § 2.3) qui permet de choisir un pack de solutions et ainsi d’entrer automatiquement certaines données Climhybu. Il est possible par un jeu de cases à cocher de ne sélectionner que certaines d’entre elles. Les différentes variantes sont alors archivées pour faire une analyse de sensibilité.

Les vérifications et les améliorations sont terminées. En plus des tests menés lors de l’implémentation :

- Les calculs pour l’élaboration des packs ont permis des vérifications sur le cœur et sur la liaison interface-cœur,

- La tâche d’expérimentation a été l’occasion pour des concepteurs de tester l’outil. Plusieurs remarques ont été formulées tant sur l’ergonomie de l’interface que sur les calculs. Le cœur a été corrigé et l’ergonomie améliorée.

Page 12: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

11

2.3 ELABORATION DE PACKS DE SOLUTIONS

2.3.1 DEFINITION

Les « packs de solutions » sont des combinaisons cohérentes d’éléments de conception. Ils sont associés à un bâtiment de bureaux, pour une configuration donnée. Les éléments pris en compte dans les packs sont les suivants :

- Isolation des parois,

- Traitement des ponts thermiques,

- Perméabilité à l’air de l’enveloppe,

- Inertie thermique,

- Vitrages : performance thermique, facteur solaire et taux de transmission lumineuse,

- Gestion des baies pour la surventilation

- Type de ventilation

- Eclairage : puissance et gestion,

- Type d’émetteurs de chaleur et de froid,

Les packs de solutions étant destinés à fournir des ordres de grandeur pour guider le concepteur en phase APS, lorsque le bâtiment n’est pas connu finement, ils sont établis sur des configurations types simplifiées, notamment pour ce qui concerne la géométrie qui est prise en compte par des façades types.

Un pack correspond à une configuration type de bâtiment définie par :

- un type de bâtiment : 2, 6 ou 30 niveaux,

En fait, la typologie des bâtiments tertiaires de bureaux étant très vaste il n’est pas possible d’établir des packs pour toute la typologie. Dans un souci de simplification les packs sont limités à des façades de bâtiments, chaque type de façade intégrant différents types de locaux : bureau cloisonné, bureau paysagé, salle de réunion et circulations,

- une zone climatique,

- une orientation,

si les résultats sont très proches un pack peut représenter plusieurs orientations,

- le type de traitement de l’ambiance en période chaude :

possibilité de climatisation,

possibilité de ventilation par ouverture des baies.

- le taux de vitrage de la façade, 30%, 50% ou 70%.

Les travaux conduits au cours de cinquième semestre ont permis de disposer des packs.

Dans ce qui suit on présente les locaux qui ont servi de support à l’élaboration des packs, la méthodologie de mise au point des packs et un exemple de pack à l’aide d’un utilitaire de sélection automatique d’un pack.

Page 13: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

12

2.3.2 DESCRIPTION DES LOCAUX ET DES BATIMENTS TYPES

Les travaux conduits sur l’élaboration des packs au cours du quatrième semestre ont montré la difficulté d’étendre les solutions définies sur un local type à un bâtiment entier.

Compte-tenu de l’influence de l’orientation et de la nécessité de proposer des solutions au moins par façade (une façade est homogène), les packs de solutions sont finalement conçus par façade et par exposition de bâtiment et non pas par local type comme initialement envisagé.

Les salles de réunion d’étage sont traitées en même temps que les bureaux de même orientation.

Les locaux d’angle sont dans le groupe de même exposition que leurs fenêtres principales.

La conception du bâti d’un projet utilise alors les packs pour chacune de ces façades.

Les modèles de façades pour la mise au point des packs sont définis par leur orientation, leur nombre d’étages, leur taux de vitrage et le type de locaux, ils sont les suivants :

- 2, 6 et 30 niveaux par façade,

- quatre orientations,

- une salle de réunion d’étage pour 12 bureaux par étage et une largeur supplémentaire de 1 m pour les circulations,

- trois taux de vitrage, 30%, 50% ou 70%.

Nota : le taux de vitrage d’une façade est calculé par rapport à la surface de façade vue de l’intérieur, c'est-à-dire que le faux plafond et l’épaisseur des dalles ne sont pas comptés.

Représentation des bâtiments dans l’outil de calcul

La mise au point des packs étant par façade, il convient donc de découper les bâtiments à l’aide d’un groupe par exposition.

On ne sépare pas les salles de réunion d’étage, elles sont dans le groupe de bureaux de même exposition.

Les circulations et les sanitaires sont rassemblés dans un groupe dans lequel se fait l’extraction. Ce groupe doit être équipé du même système de chauffage et de refroidissement que les autres groupes car l’outil ne prend pas en compte les échanges entre groupes.

Les circulations sont surventilées au même titre que les autres locaux.

Lorsqu’une salle de réunion fait partie d’un groupe de bureaux, on considére un local pour la salle de réunion et un local pour les bureaux pour prendre en compte les apports internes.

Un bâtiment courant comprend alors cinq groupes, un pour chaque orientation et les circulations, et un sixième pour la salle de conférence si elle existe.

Les cinq premiers groupes sont rassemblés dans une zone, la salle de conférence dans une autre.

2.3.3 METHODOLOGIE

La méthodologie est présentée en Annexe 3.

Un utilitaire a été mis au point pour sélectionner automatiquement un pack parmi l’ensemble, voir figure ci-dessous.

Page 14: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

13

Figure 4 : Exemple de pack de solutions

Les packs sont complétés par un onglet supplémentaire donnant accès au productible PV potentiel sur la base des données présentées en Annexe 2.

Un pack, tel que présenté par l’utilitaire, comprend 5 parties principales, voir figure ci-dessus :

- en partie supérieure gauche la configuration type,

- en partie gauche les composantes du bâti intervenant dans la démarche Climhybu :

Les composants d’enveloppe

isolation thermique

traitement des ponts thermiques

perméabilité à l’air de l’enveloppe

inertie

Les systèmes

puissance de l’éclairage

gestion de l’éclairage

type de ventilation

nature des émetteurs

Les baies vitrées,

gestion de l’ouverture des baies

nature de la baie et de sa protection solaire

Chacune de ces parties est sélectionnée par un onglet en bas à gauche.

Page 15: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

14

- en partie centrale les solutions Climhybu pour la configuration retenue sur fond de couleur qui permet d’apprécier la pertinence de la solution,

Pour chaque composante du bâti, au moins deux valeurs sont proposées : une valeur dite de « base » qui correspond à la pratique courante et une valeur dite « Climhybu » qui correspond à une valeur améliorée. Pour certaines composantes du bâti, des niveaux intermédiaires sont proposés.

Si pour toutes les composantes du bâtiment, la valeur « Climhybu » est choisie, on parle alors de bâtiment ou de solution « tout Climhybu ».

- en partie supérieure droite, les consommations, les puissances et les durées d’inconfort de la solution tout Climhybu

- en partie droite des colonnes qui permettent, à l’aide de symboles, d’apprécier les solutions en termes de puissance, de consommations, de confort et de coût.

L’inconfort est défini sur la base du dépassement d’une température opérative maximale fonction de la zone climatique :

- 28 °C en zones H1 et H2,

- 30 °C en zone H3.

Les packs sont gérés par un utilitaire qui affiche automatiquement le contenu du pack dès que la configuration est choisie par le concepteur. Cet utilitaire peut afficher également la légende des couleurs et des symboles utilisés.

L’utilitaire a été implémenté dans l’outil de calcul afin de pouvoir entrer automatiquement les données sélectionnées à l’aide des packs, voir 2.2.3.

Page 16: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

15

2.4 INSTRUMENTS DE DIFFUSION

Les instruments de diffusion sont constitués de deux documents papier :

- L’outil de conviction à destination des maîtres d’ouvrage. Il contient une partie application de la méthodologie qui est présentée en Annexe 5.

- Le guide de conception et de choix des solutions.

Ce guide, à l’attention des maîtres d’œuvre et des maîtres d’ouvrage, propose une démarche pour répondre aux exigences d’efficacité énergétique des bâtiments de bureaux. Il est scindé en deux parties introduites par une présentation du contexte réglementaire, des enjeux énergétiques dans les bureaux et des étapes clefs de la conception.

La première partie propose des éléments pour concevoir, du stade esquisse au stade APS, un bâti et des systèmes efficaces du point de vue des puissances et des besoins de chaud et de froid, et du point de vue de l’éclairage.

La seconde partie présente les packs de solutions et l’utilitaire de sélection.

2.5 EXPÉRIMENTATION

Un aspect important du projet est, en complément des aspects techniques, l'accent mis sur l’expérimentation et les instruments de conviction pour les décideurs et de dissémination adaptés à chacun des acteurs du processus de construction ou de réhabilitation.

L’expérimentation se décompose en trois phases, afin de permettre de tester successivement les différentes solutions Climhybu :

- PHASE 1 : les concepts Climhybu ;

- PHASE 2 : les outils de conception et les packs de solutions ;

- PHASE 3 : les instruments de diffusion.

Cette expérimentation a pour objet principal de permettre aux maîtres d’ouvrage sélectionnés de tester les concepts Climhybu et de confronter ceux-ci aux solutions mises en place sur l’opération, afin d’aider à trouver des solutions efficaces, et pour le consortium de valider les concepts proposés.

Cette évaluation comparative des solutions propres à l’opération par rapport aux solutions Climhybu est qualitative et doit donc constituer un véritable échange constructif.

Les résultats des expérimentations des phases 1, 2 et 3 sont en Annexe 6.

2.5.1 LA PHASE N° 1

Les objectifs de la phase 1 de l’expérimentation étaient les suivants :

- Vérifier la pertinence générale de la méthodologie Climhybu - Obtenir un avis « critique » sur les fiches descriptives - Détailler la méthodologie et les solutions techniques mises en pratique sur 2 projets

visant des niveaux performants.

Pour cela, un bureau d’études HQE, OASIS, a été interrogé. Il était préférable pour cette phase 1 de faire appel à un BET expérimenté pour avoir un maximum de retours.

Page 17: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

16

2.5.2 LES PHASES N° 2 ET N° 3

L’expérimentation, en phases 2 et 3 du projet Climhybu, menée simultanement, a consisté à tester sur 4 projets de bureaux en cours de conception :

-­‐ Les principes -­‐ Les outils mis à disposition (Guide et ses annexes ; Utilitaire ; Logiciels).

Les échanges se sont faits avec 4 bureaux d’études (HQE/thermique/Fluides) qui avaient soit des missions de maitrise d’œuvre soit des missions d’Assistance à Maitrise d’Ouvrage (AMO).

Pour une plus grande représentativité des projets, les tests ont été conduits sur des constructions neuves et une réhabilitation lourde et sur des bâtiments situés sur l’ensemble du territoire métropolitain français, soit avec des contextes climatiques différents (Ile de France, Toulouse, Corse).

Synthèse des projets étudiés :

Interlocuteur Maitre d’ouvrage SHON (m²) Lieu Type

Green Affair Bowfonds Marignan 13.000 Montreuil (93) Construction

Etamine EDF 3700 Corse Réhabilitation

Ginger 9800 Toulouse (31) Construction

Tribu Energie Plaine St-Denis 1000 Saint-Denis (93) Construction

Cette expérimentation a permis de faire évoluer les différents outils et ainsi de les améliorer tant au niveau de la forme que du fond.

Les retours d’expériences ont permis de mettre la dernière touche à l’intégration du module Climhybu dans ClimaWin 2005 en terme d’ergonomie, de cohérence et de justesse des résultats. Les retours ont également permis d’adapter les sorties.

Page 18: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

17

3. GESTION DU PROJET

Le consortium a tenu des réunions de travail mensuelles lors desquelles les résultats obtenus sont présentés et les études à suivre sont définies.

En fonction des résultats obtenus et des difficultés rencontrées des évolutions peuvent être proposées en relation avec le planning des tâches. Ainsi par exemple d’une part les objectif de l’étude ont évolués avec le contexte (Grenelle, RT2012) et d’autre part la mise au point de packs a subi des évolutions pour les rendre plus facilement applicables.

Le planning a été quasiment respecté dans la mesure où, comme prévu, les deux premières années ont été consacrées à un travail technique et la troisième l’adaptation au terrain et à l’amélioration.

Une demande de prolongation du contrat de deux mois a toutefois été demandée, car la phase d’expérimentation, phase essentielle du contrat, a pris un peu plus de temps que prévu.

La majorité des membres du consortium a participé aux différentes revues des projets organisées par la fondation

- le 28 septembre 2007,

- le 24 mars 2008,

- le 23 octobre 2008,

- le 24 septembre 2009,

- le 25 mars 2010.

Le consortium participera à la revue finale prévue le 23 septembre 2010.

Les comptes rendus de réunions sont en Annexe 7.

Page 19: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

18

ANNEXES

Page 20: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

ANNEXE 1

BIBLIOGRAPHIE SUR LES BATIMENTS A TRES FAIBLE CONSOMMATION

Page 21: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

1. PRESENTATION

1.1 OBJECTIFS

Les objectifs de la recherche bibliographique sont multiples : répertorier (de façon non exhaustive) les bâtiments tertiaires utilisant de la climatisation à basse consommation ou de type « hybride », à la fois en France et dans le monde, identifier les concepts généraux ou « philosophies » présidant à la réussite de tels bâtiments, identifier les technologies utilisées et leurs modalités de mise en œuvre. Une importante bibliographie [1] existe déjà au sujet des techniques de climatisation hybride, aussi ce point ne sera abordé que sous la forme d’un bref résumé de chaque technique, ainsi que d’une présentation de la façon dont elle a concrètement été mise en œuvre dans les bâtiments étudiés, afin de constituer une bibliothèque d’idées et de solutions de mise en œuvre.

1.2 MÉTHODOLOGIE

• Sources utilisées

L’étude bibliographique s’est principalement appuyée sur des sources Internet : dossiers de presse présentant les bâtiments, sites internet de bureaux d’étude avec un domaine de compétence dans la construction « durable » ou HQE, programmes de recherche, labels (LEED, HQE), conférences, publications et articles.

• Choix des bâtiments

Les bâtiments retenus pour cette étude sont ceux présentant un effort d’économie d’énergie portant à la fois sur l’enveloppe et sur les systèmes (quitte à conclure à l’absence de système en fonction des performances de l’enveloppe et du climat environnant). Seuls les bâtiments déjà construits ont été retenus ; en revanche, les caractéristiques et chiffres présentés peuvent provenir aussi bien d’une campagne de mesures dans le bâtiment que d’estimations ou de simulations effectuées lors de la conception du bâtiment.

• Limitations

Les paragraphes suivants vont présenter les résultats de l’étude bibliographique ; cependant, il convient d’avoir certains points présents à l’esprit avant de poursuivre la lecture. Tout d’abord, la liste des bâtiments étudiés n’est pas exhaustive, et des bâtiments très intéressants ont pu échapper à la recherche. Une attention particulière a été portée à la fiabilité des sources et à la qualité des informations disponibles pour chaque projet. Cependant, les informations obtenues portent sur ce que les maîtres d’œuvre ou d’ouvrage souhaitent mettre en avant au sujet de leur bâtiment. Des technologies considérées comme banales dans un pays, en fonction de sa culture de construction (par exemple, une très bonne isolation en Allemagne, ou l’utilisation de free cooling diurne, d’équipements informatiques très performants), peuvent être absentes de la présentation d’un projet ; de même, les informations disponibles sur un bâtiment sont parfois incomplètes, signalant par exemple la présence d’une gestion innovante de l’éclairage artificiel, sans préciser le type de technologie employée.

Page 22: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

2. RESULTATS

2.1 SYNTHÈSE GLOBALE DES BÂTIMENTS ÉTUDIÉS

2.1.1 SITUATION DES BATIMENTS

Les bâtiments répertoriés sont au nombre de 64. La liste des bâtiments est disponible dans le rapport complet de l’étude bibliographique. Le Tableau 1 présente les pays de situation des bâtiments répertoriés.

Europe

UK Allemagne Suisse Belgique France Portugal

6 24 2 4 13 1

Asie/Océanie Amérique Afrique

Japon Australie US Zimbabwe

1 2 10 1

Tableau 1 : Répartition géographique des bâtiments répertoriés

2.1.2 SYNTHESE DES TECHNOLOGIES UTILISEES

Plutôt qu’une liste de données chiffrées, une approche visuelle a été choisie. Les Figure 1 à Figure 3 présentent les tendances répertoriées lors de l’étude, du point de vue de l’enveloppe, des systèmes de refroidissement et des équipements. Certains bâtiments peuvent montrer plusieurs des caractéristiques présentées dans les graphiques suivant. Par exemple, un bâtiment peut avoir à la fois des protections solaires fixes et mobiles, ou une toiture à la fois bien isolée et végétalisée. Dans ce cas, le pourcentage total de bâtiments présentant ce type de caractéristiques (une protection solaire ou une amélioration de la toiture dans notre exemple) a été spécifié en abscisse. Les technologies citées sont détaillées au paragraphe 2.3 présentant les techniques de climatisation passive.

vegetal 16%

atrium 17% insulation 17%

reflecting 3%

insulation 53%

high thermal inertia 56%

insulated clear glass 28%

solar glass 16%

mobile 52%

mobile and automated 18%

fixed 30%

fixed with mounted PV 8%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

structure roof (21%) opaque surfaces glazed surfaces solar shading(72%)

% o

f the

stu

died

bui

ldin

gs

Figure 1 : Enveloppe et structure des bâtiments

Page 23: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

natural; 11%

natural; 28%mechanical; 6%

hybrid; 2%

mechanical; 23%

hybrid; 5%

free cooling with ground water; 8%

earth-to-air heat exchanger; 19%

high depth; 9%

direct; 2%

indirect; 5%

solar; 6%

trigeneration; 9%

normal; 5%

efficient; 8%

only as a complement; 11%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

daily free cooling night ventilation geothermal evaporative ab/adsorption classic chillers

% o

f the

stu

died

bui

ldin

gs

Figure 2 : Systèmes de refroidissement

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

daylighting low energy efficient control low energy fans,pumps

low energyoffice

equipment

lighting auxilaries

% o

f the

stu

died

bui

ldin

gs

Figure 3 : Equipements basse consommation

On constate globalement :

- Une forte utilisation de la ventilation nocturne (souvent couplée à l’inertie et l’isolation…)

- Une forte utilisation de la géothermie, notamment des puits climatiques, (eau de nappe, puits climatique), profonde

- Un effort important sur l’éclairage : éclairage basse consommation, gestion innovante avec détecteurs de luminosité, maximisation de l’éclairage naturel,

- Des systèmes alternatifs complexes (trigénération, sorption solaire, évaporatif indirect) plus courants que prévus,

- La présence d’atriums utilisés comme puits de lumière et moteur de la ventilation naturelle (nocturne ou diurne).

Page 24: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

2.1.3 PHILOSOPHIES

Deux grandes philosophies de bâtiments tertiaires « à basse consommation » peuvent être définies. La première philosophie est celle du « tout passif » pour le système de refroidissement, utilisant par exemple fortement la ventilation naturelle et le free cooling. La deuxième philosophie fait appel à des technologies de refroidissement classiques mais performantes, et utilise des équipements à efficacité énergétique élevée. Cependant, les bâtiments recensés se situent évidement entre ces deux extrêmes, proche de l’un tout en empruntant des éléments à l’autre. Au niveau de la gestion des systèmes (et notamment de l’éclairage), même les bâtiments « passifs » emploient souvent des technologies innovantes : Gestion Centralisée du Bâtiment, détecteurs de présence et capteurs de luminosité pour la gestion de l’éclairage, gestion automatisée des protections solaires, etc…

Pays Allemagne, Suisse, UK, Belgique, les bâtiments LEED les plus performants.

Enveloppe

Bonne isolation (proche des standards passifs)

Limitation de la surface vitrée

Forte inertie thermique

Ventilation naturelle ou hybride ; par ouverture des fenêtres ou d’ouvrants spécifiques, par cheminées de ventilation ; gestion automatisée

à récupérateur de chaleur

Chauffage

énergie alternative : co/trigénération (biomasse/gaz naturel), géothermie/puits climatique, solaire

atrium comme espace tampon, cheminée de ventilation, puits de lumière

technologie d’émission : à basse consommation (slab cooling, plafonds/planchers chauffant) ou aéraulique

Rafraîchissement free cooling : diurne et/ou nocturne, naturel (ou hybride ou mécanique)

source alternative : géothermie/puits climatique/eau de nappe, trigénération, solaire,

Protections solaires

en fonction du climat et des besoins ; optimisation de la lumière naturelle ; mobiles (parfois automatisées) avec vitrage clair

Eclairage naturel (atrium, protections solaires réfléchissantes,…)

PV dans plus de 40% des cas, parfois en protection solaire fixe (toit de l’atrium)

Tableau 2. Philosophie « passive »

Pays USA, France

Enveloppe Paroi double peau, atrium

Large surface vitrée pour favoriser l’éclairage naturel

Ventilation double flux classique (présence de ventilation hybride)

parfois avec échangeur de chaleur (roue d’enthalpie)

Chauffage

technologie efficace : chaudière à condensation, co/trigénération

émission aéraulique

GTB avec zonage

Rafraîchissement

climatisation « classique » performante (groupes froids refroidis à l’eau avec tour de réfrigération, optimisation du fonctionnement à charge partielle)

chillers au gaz naturel

parfois : pré-rafraîchissement avec des systèmes alternatifs (géothermie/puits climatique)

GTB

Page 25: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Protections solaires

Pas toujours présentes : Vitrages solaires (filtrants) + protection solaires internes, Protections solaires uniquement au Sud

Protection du toit (toiture réfléchissante, végétalisée, ou ombragée par des PVs)

Éclairage

optimisation de l’éclairage naturel : atrium (avec réflecteurs de lumière) et larges surfaces vitrées, lucarnes, héliostats sur le toit, grande hauteur sous plafond, protections solaires horizontales et masques fixes, bureaux open plan

lampes basse consommation (lampes fluorescentes T5 ou T8, ballasts électroniques)

gestion innovante : détecteurs de présence, capteurs de luminosité avec gradateur, zonage

Equipements

auxiliaires à basse consommation : ventilateurs et pompes à vitesse variable, régulation par zone/bureau

équipements de bureau à basse consommation : label Energy Star, écrans plats, ordinateurs portables

PV Dans plus de 50% des cas

Tableau 3. Philosophie « performance des systèmes »

A ces deux principes s’appliquant à un bâtiment dans sa globalité, certains bâtiments utilisent une approche par local, en utilisant des systèmes adaptés à un type de local bien précis. Cela rejoint les concepts proposés lors des premières réunions Climhybu.

Philosophie « par local » Pour les locaux de grand volume (salle de conférence ou grande salle de réunion, atrium)

• Climatisation solaire (salle de réunion) • Puits climatique (atrium et salle de réunion) • Plancher rafraîchissant sur eau de nappe (atrium) • Rafraîchissement évaporatif :

Mur d’eau alimenté par l’eau de pluie (atrium) Brumisation (atrium) Evaporatif indirect (salle de conférence)

• Ventilation naturelle dans l’atrium (par ouverture de la toiture, pour faciliter la convection naturelle)

Pour les locaux de petits volumes (bureaux)

• Installation d’un système d’émission spécifique (ventilo-convecteurs, plancher ou plafond rayonnants)

• Gestion de la ventilation de façon automatique au niveau du bureau (avec une ventilation locale avec unités en façade ou avec une ventilation centralisée)

2.1.4 ANALYSE

• Type de maître d’ouvrage

a) France

divers public 7%

siège social 14%

bureaux 14% administration 29%

enseignement 29%

bureaux mixtes 7%

b) Etranger

divers public 4%

siège social 27%

enseignement 16%

bureaux mixtes 14%

bureaux 20%

administration 16%

divers privé 4%

Figure 4. Répartition des maîtres d’ouvrages des bâtiments étudiés :

a) en France, b) à l’étranger

Page 26: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

En France, les opérations répertoriées sont principalement le fait de maîtres d’ouvrage publics (enseignement, administration) ; à l’étranger, la proportion d’acteurs privés est plus importante et même majoritaire. Cependant, vu la petite taille de l’échantillon, ces données sont plus à prendre comme une caractéristique de l’étude que comme un reflet du dynamisme plus important du secteur privé à l’étranger. A titre de comparaison, fin juin 2007, sur 85 opérations certifiées HQE, environ 36% uniquement était le fait de maîtres d’ouvrage publics [2]. Cependant, peu de bâtiments HQE privés utilisent des technologies de climatisation hybride.

Au moins un tiers des maîtres d’ouvrage des bâtiments privés étrangers étudiés sont une entreprise travaillant dans le domaine du bâtiment ou de l’énergie, pour laquelle le bâtiment est alors une vitrine et/ou la garantie d’une bonne image de marque.

La plupart des bâtiments ont été fait construire par l’entreprise qui les occupera, en tant que laboratoires, administrations, bureaux, siège social, local d’enseignement, etc… Seulement 6% environ des bâtiments recensés sont destinés à la location.

Environ 10% des bâtiments recensés résultent d’opération de réhabilitation, le reste étant des constructions neuves.

• Coût

Bien que des données chiffrées sur le coût de construction des bâtiments soient disponibles, il est difficile de pouvoir évaluer le surcoût induit par l’utilisation de techniques de climatisation hybride. En effet, les bâtiments étudiés ont été construit à des époques différentes et dans des pays différents : il n’est pas possible de comparer les coûts des bâtiments entre eux ni à un seul coût moyen correspondant à un bâtiment classique.

• Niveau de performance énergétique, efficacité des solutions et confort des occupants

Les bâtiments répertoriés sont des bâtiments allant du performant au très performant (moins de 80 kWhep/m² par an), selon leur période de construction (de 1996 à 2007 pour le neuf), les technologies utilisées (technologies passives ou classiques) et leur situation géographique (climat très chaud du Sud des Etats-Unis et du Japon, climat continental de l’Allemagne, climat océanique de l’Angleterre). Certains bâtiments sélectionnés pour leur utilisation de systèmes de climatisation passive n’atteignent pas les critères de haute performance énergétique d’aujourd’hui à cause de leur âge (construction avant 2000) et donc à cause de l’inefficacité des autres systèmes utilisés (éclairage, bureautique, auxiliaires).

Certains bâtiments conçus comme performants (moins de 100 kWhep/m² par an) ont présenté une consommation énergétique très importante (jusqu’à 200 kWhep/m² par an) lors des premières années d’utilisation, due majoritairement à des disfonctionnements des systèmes et/ou de la gestion du bâtiment par les occupants.

Du point de vue du confort thermique, les systèmes de climatisation hybride donnent satisfaction lors des étés normaux. Certains bâtiments disposant de systèmes frigorifiques en appoint ne s’en sont jamais servi. Cependant, les étés exceptionnels comme 2003 montrent les limites des systèmes à faible potentiel de rafraîchissement (systèmes aérauliques de type surventilation et puits climatique). Des disfonctionnements dans la gestion des systèmes hybrides et un manque de formation des occupants entraînent également des problèmes de confort thermique en été. Il a également été nécessaire d’installer après coup dans certains bâtiments des systèmes frigorifiques pour la climatisation des zones à fort gains internes (salles informatiques).

Page 27: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

2.2 LOCAUX ET STRUCTURE DES BÂTIMENTS

Aucune corrélation n’a été trouvée entre la taille du bâtiment et l’utilisation ou non de systèmes alternatifs pour le refroidissement. La surface moyenne des bâtiments utilisant uniquement un système frigorifique est 1,5 fois plus élevée que celle des bâtiments utilisant au moins un système alternatif, mais l’écart type est largement supérieur à l’écart entre les moyennes. Les conditions climatiques et la volonté du maître d’ouvrage sont donc bien plus déterminantes que la taille du bâtiment.

Les locaux présents dans les bâtiments confirment les locaux types définis dans Climhybu : bureaux individuels, bureaux paysagers, salle de réunion, atrium et salle de conférence. Quelques exemples de plans de bâtiments sont présentés en annexe du rapport complet de l’étude bibliographique. Les atriums rencontrés sont de plan carré, de 3 étages à 10 étages de hauteur, placés au centre ou sur une façade du bâtiment (exception avec la tour de la Commerzbank, 160 m de hauteur pour l’atrium) ou de type « rue », dans des bâtiments de trois étages environ.

2.3 TECHNOLOGIES

Ici sont présentées certaines techniques et technologies utilisées par les bâtiments répertoriés pour diminuer leur consommation d’énergie. Certaines sont des techniques d’architecture bioclimatique bien connue, comme l’orientation du bâtiment ; d’autres sont des technologies plus précises, comme le type de protection solaire ou la manière d’assurer la ventilation naturelle. Les technologies sont classées selon les 4 étapes retenues pour la conception d’un bâtiment Climhybu : maîtrise des besoins de chaleur, maîtrise des besoins de froids, free cooling et efficacité des systèmes ; enfin, la cinquième étape facultative est la production d’énergie avec le photovoltaïque ou la trigénération.

2.3.1 MAITRISE DES BESOINS DE CHALEUR

• Orientation du bâtiment

Il s’agit d’éviter les larges surfaces vitrées à l’Est et l’Ouest pour diminuer les gains solaires l’été, tout en augmentant les baies au Sud pour chauffer l’hiver, et en utilisant le Nord pour apporter un éclairage naturel diffus. L’ombrage non souhaité d’autres bâtiments (masques) est à éviter. Cependant, l’orientation du bâtiment n’est pas toujours maîtrisable, notamment en environnement urbanisé. L’orientation des façades elle-même peut être compensée par une répartition des surfaces vitrées en fonction de l’orientation lorsque cela est possible (pas de masques proches etc). Elle est à appliquer très en amont de la conception du projet.

• Isolation

Une isolation importante permet de diminuer les pertes thermiques l’hiver, ce qui correspond à la première étape Climhybu, ainsi que l’été lorsque le bâtiment emploie un système de climatisation active (si tex > Ti). Un fort niveau d’isolation permet donc une diminution des consommations de chauffage, ainsi qu’une amélioration du confort intérieur (réduction de l’effet de paroi froide). Cependant, les besoins en climatisation peuvent être augmentés en mi-saison si la chaleur dégagée par les apports internes et solaires est piégée à l’intérieur du bâtiment. Le niveau d’isolation est à optimiser en fonction des besoins du bâtiment (répartition entre les consommations de chauffage et de refroidissement) et donc du climat. Environ la moitié des bâtiments de l’étude présentent un bon voire très bon (standard passif) niveau d’isolation.

• Perméabilité du bâtiment

10% des bâtiments de l’étude mettent en avant l’étanchéité de leur façade. Les standards passifs mettent l’accent sur une faible perméabilité du bâtiment pour réduire les déperditions thermiques liés aux infiltrations d’air. Cependant, diminuer la perméabilité diminue également le free cooling en période de refroidissement (ce qui augmente les consommations de froid) : il faut alors organiser ce free cooling de façon contrôlée. Comme

Page 28: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

pour l’isolation, le niveau d’étanchéité est à optimiser entre gain de consommation de chauffage, coût de l’installation, et impact sur les consommations de refroidissement, en fonction du climat. La qualité de l’installation est très importante pour le niveau de maîtrise des infiltrations d’air souhaité.

• Parois double peau

Une paroi double peau est une paroi constituée de deux murs, entièrement vitrés ou non, séparés par une lame d’air. Cette appellation recouvre des principes très différents :

La façade externe peut être fixe ou mobile,

La couche d’air peut être ventilée ou isolante suivant la saison, voire ventilée en hiver par l’air vicié pour échanger de la chaleur avec l’intérieur du bâtiment. La ventilation peut se faire sur toute la hauteur du bâtiment, ou uniquement par étage si la paroi double peau est segmentée.

La paroi double peau favorise également l’éclairage naturel en diffusant la lumière du jour. Le positionnement des stores/protection solaire à l’intérieur de la paroi double peau permet de diminuer la maintenance dans certains cas (pas d’exposition aux intempéries extérieures et à la poussière ; sauf si ventilation naturelle nocturne par la double peau…)

Dans le cas d’une lame d’air non ventilée, elle agit comme une isolation extérieure. La valeur U de la paroi dépend du type de vitrage utilisé et des ponts thermiques liés à la fixation des parois. Un bilan global des déperditions et gains thermiques annuels doit être effectué, car les gains solaires plus importants peuvent compenser une valeur U plus élevée qu’une paroi opaque. Cependant, il faut aussi prendre garde aux apports solaires non désirés en été. Certaines études [3] concluent à l’augmentation des besoins en climatisation, suivant le type de façade double peau utilisée.

9,8% des bâtiments répertoriés dans l’étude bibliographique ont une façade double peau. La plupart d’entre eux justifient ce choix par l’isolation apportée en hiver.

2.3.2 MAITRISE DES BESOINS DE FROID

• Maîtrise des apports solaires

Toitures réfléchissantes

La toiture du bâtiment est revêtue d’une surface absorbant peu les rayons solaires (réflectance de 0,8-0,9 dans le spectre visible) avec une forte émittance dans l’infrarouge pour assurer un refroidissement radiatif du toit de nuit. Les bénéfices sont sensiblement identiques à ceux du toit végétalisé du point de vue de la réduction des apports solaires :

- Prolongation de la durée de vie du toit (de 30% à 50%) et de l’étanchéité,

- Réduction des apports solaires,

- Diminution de l’effet « îlot de chaleur »

- Absence de problème sur la structure comme peuvent l’occasionner les toits végétaux de type intensif ou semi-intensif, absence d’entretien particulier.

L’ensemble des toitures réfléchissantes de cette étude (seulement 3,3% des bâtiments) sont situées aux Etats-Unis, où ce type de toiture est plus répandu et promu qu’en Europe.

Des produits commerciaux sont disponibles en Europe, comme la surface acrylique blanche Derbibrite de Derbigum, dont la réflectivité est de 76% à la pose et de 71% après 3 ans [4]. Le site américain http://www.coolroofs.org/ donne également une liste de produits commercialisés aux USA, dont les réflectances solaires vont jusqu’à 0,92 et les émittances thermiques jusqu’à 0,90.

Page 29: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Protections solaires

La présence de protections solaires est indispensable pour éviter une surchauffe du bâtiment en été. Divers types de protection sont possibles :

Absence de protection solaire

Fenêtres au Nord

Climat favorable (étés frais) + système hybride à fort potentiel (ground cooling)

Vitrages solaires

Rencontrés dans seulement 12% des bâtiments, avec des typologies variées : tours, bâtiment de hauteur moyenne (10 étages), petits bâtiments ; associés à des protections solaires intérieures ou extérieures (mobiles ou fixes), internes à la double peau, architecturales

Protections fixes Brise-soleils Parfois associés à des stores intérieurs pour éviter

l’éblouissement ; bâtiments de hauteur moyenne (10 étages)

Auvents Brise-soleils orientables

Protection mobiles externes

En toile, projetable ou verticale

bâtiments de hauteur moyenne (10 étages) ou faible

Type store vénitien Pouvant reflétant la lumière du jour pour une diffusion optimale

Protections mobiles internes ou internes à

la double peau

Toile Dans le cas de bâtiments de grandes hauteur, de bureaux sur l’atrium, de façade double peau ou de vitrages solaires (+ quelques rares autres cas) ; en plus de masques fixes ou de brise soleil pour l’éblouissement

Stores vénitiens

L’offre industrielle est multiple : Levolux (UK), Ferrari soltis, Colt (dont des brise-soleils intégrants du photovoltaïque), Griesser, Shenker.

Les stores automatisés sont régulés de différentes façons :

- suivant un calendrier intégrant la position du soleil au cours de l’année et l’instant où il frappera la façade, avec dérogation à l’occupant,

- descente des stores au début de chaque demi-journée en été, avec dérogation à l’occupant,

- en fonction de l’éclairement sur la façade (par capteur de luminosité),

- dans le cas de protections mobiles, repli des stores en cas de conditions climatiques défavorables (vent, …).

• Maîtrise des gains internes

Eclairage

Optimisation de l’éclairage naturel

Il s’agit de maximiser de l’éclairage naturel pour diminuer la consommation d’éclairage artificiel, et donc à la fois les gains internes dus à l’éclairage artificiel et la consommation électrique du bâtiment. Les solutions possibles sont :

une large surface vitrée, grâce à de hautes ouvertures sous plafond, l’utilisation de bureaux paysagers, la présence d’atrium, de lucarnes et de puits de lumière, des protections solaires « optimisant » l’utilisation de la lumière naturelle (stores

vénitiens réfléchissant la lumière, positionnement des protections : absence de protection au Nord, protections horizontales au Sud, verticales fixes selon un angle à l’Est et l’Ouest, protections solaires ajourées (brise soleil, treillis avec plantes grimpantes caduques, arbres caduques pour l’hiver), l’utilisation de deux protections solaires verticales différentes en haut et au milieu de la baie, assurant une optimisation de

Page 30: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

l’éclairement naturel dans la partie supérieure de la baie et une protection contre l’éblouissement et les gains solaires dans la partie centrale,

Des revêtements intérieurs clairs (notamment au niveau des plafonds) permettant une meilleure réflexion de la lumière,

la présence d’héliostats sur le toit redirigeant la lumière vers des prismes et des conduits de lumière, des réflecteurs de lumière dans l’atrium.

Il faut prendre garde aux besoins de froid induits par les apports solaires supplémentaires, ainsi qu’aux possibles augmentations des déperditions de chaleur.

Il est nécessaire de bien gérer l’éclairage artificiel pour valoriser l’éclairage naturel apporté, par exemple au moyen d’une gestion avec capteur de luminosité et ballasts dimmables, ou encore avec un zonage du bureau en fonction de l’éloignement à la fenêtre.

Sources « basse consommation »

L’utilisation de sources basse consommation d’énergie permet de réduire la puissance et la consommation de l’éclairage artificiel tout en maintenant le niveau d’éclairement et de confort souhaité. Différents paramètres sont à prendre en compte :

Le type de ballast utilisé Le type de source lumineuse Le rendement du réflecteur

Les sources de lumière les plus économes disponibles sur le marché sont actuellement les tubes fluorescents à haut rendement de type T5 (diamètre de 16 mm) ; les ballasts les plus économes sont les ballasts électroniques, pouvant être dimmables. Les sources de lumière LED sont une technologie prometteuse mais encore peu répandue sur le marché.

Modes de gestion et de régulation des systèmes innovants

Une bonne gestion de l’éclairage artificiel permet de diminuer les consommations énergétiques. Les types de gestion rencontrés sont :

Des détecteurs de présence (32% des bâtiments), utilisés pour gérer l’éclairage d’un bureau paysager, d’un bureau individuel ou des sanitaires

Des capteurs de luminosité (40% des bâtiments), associés à des ballasts dimmables pour régler le niveau d’éclairement artificiel en fonction de la lumière naturelle disponible dans les bureaux paysagers et individuels

Gestion centralisée de l’éclairage par GTB (9% des bâtiments) pilotant les luminaires en plus des capteurs précités.

Seuls quelques 8% des bâtiments utilisent d’autres techniques : minuterie dans les circulations (dont dans les bureaux paysagers), gestion de l’éclairage par zone (distance à la fenêtre), etc.

Eclairage base + appoint

Un éclairage général de faible puissance (entre 200 lux et 350 lux) est associé à un éclairage d’appoint à 400-500 lux sur la table de travail, par exemple au moyen de lampes fluorescentes compactes. La puissance totale installée est très faible, inférieure à 8W/m². Le problème de la gestion de l’éclairage des lampes d’appoint se pose, aucune donnée n’ayant été trouvée à ce sujet dans la bibliographie.

Equipements

Bureautique

Seulement 17% des bâtiments de l’étude mettent en avant l’efficacité des équipements de bureaux. Ce faible chiffre peut s’expliquer par le fait que l’utilisation de matériels à faible consommation, comme par exemple les écrans plats, est déjà devenue monnaie courante dans les immeubles neufs et ne mérite donc plus d’être mis en avant. Les équipements de bureau « basse consommation » utilisés sont des ordinateurs portables sur station de travail, des écrans plats et des équipements répondant au label « Energy Star ».

Page 31: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Auxiliaires

Des auxiliaires à faible consommation d’énergie sont utilisés, comme des ventilateurs et pompes à variateur de fréquence ; les équipements mécaniques comme les ascenseurs, etc sont choisis pour leur performance énergétique.

2.3.3 TECHNIQUES DE RAFRAICHISSEMENT HYBRIDE

2.3.3.1 Rafraîchissement évaporatif • Direct

Végétation

Autour du bâtiment

La présence de végétation autour du bâtiment a deux types d’impacts : un effet d’ombrage associé à la création d’un microclimat autour du bâtiment par rafraîchissement évaporatif, rafraîchissant l’air entrant dans le bâtiment et diminuant l’effet « îlot de chaleur » des zones urbanisées l’été.

Toitures végétalisées

Les toitures végétalisées considérées ici sont de type extensif (faibles charges sur la structure, faible épaisseur du substrat) ; elles permettent de rafraîchir localement l’air et la surface du toit par évapotranspiration de la végétation ; la quantité de vapeur d’eau rejetée par la toiture correspond à environ 30% de l’eau de pluie incidente [5]. Cela entraîne à la fois une diminution des gains solaires par le toit et comme externalité positive une diminution de l’effet « îlot de chaleur ». Les avantages annexes sont une capture des eaux de pluie (diminution du ruissellement), un doublage de la durée de vie de l’étanchéité (par diminution des contraintes thermiques subies par celle-ci) et du toit, une augmentation de la biodiversité, et enfin une meilleure intégration du bâtiment et un aspect esthétique.

Par ailleurs, une toiture végétalisée présente peu voire aucune consommation d’eau (sauf climat méditerranéen) ou d’engrais, pas plus d’entretien qu’une toiture classique (nécessité d’arracher les arbustes et plantes indésirables une fois par an, …). L’implantation est facile sur les toits à pente limitée (supérieur à 6°, inférieur à 30°) [6]. Les produits disponibles sur le marché français sont nombreux [6].

Evaporation directe non gainée

La présence d’une source d’eau (plan d’eau, fontaine, cascade ou dispositif de brumisation) à proximité ou dans le bâtiment (atrium) permet un rafraîchissement de l’atmosphère par évaporation directe. La source d’eau peut par exemple être alimentée par l’eau de pluie recueillie par le toit du bâtiment. D’après l’étude [7], le potentiel de rafraîchissement d’un plan d’eau peut être de 150-200 W/m² de surface humide (dépendant de la vitesse de l’air). Le procédé de brumisation est également intéressant dans les très grands volumes comme les atriums.

Rafraîchissement adiabatique direct gainé

Le principe est d’insérer un humidificateur dans une centrale de traitement d’air. La consommation d’eau est d’environ 3 l/kWhfroid [8]. La solution présente le désavantage d’humidifier le local, ce qui peut être incompatible avec son utilisation. Au contraire dans d’autres cas, cet effet peut être favorable car recherché. Le potentiel de cette technique est faible dans les climats humides. Ce système n’a pas été rencontré lors du benchmarking.

• Rafraîchissement adiabatique indirect

Page 32: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Ventilation

Un système évaporatif indirect, présenté Figure 5, consiste à refroidir l’air extrait du local par évaporation d’eau dans celui-ci puis à l’utiliser pour refroidir l’air de soufflage dans un échangeur de chaleur. L’équipement requis est un humidificateur, de type pulvérisateur d’eau ou par ruissellement sur un substrat humide, et un échangeur de chaleur, de type roue ou échangeur à plaque. L’échangeur de chaleur est utilisé l’hiver pour préchauffer l’air neuf.

Figure 5. Principe de l’évaporation indirecte [9]

L’efficacité du système dépend fortement des conditions de température et d’humidité locales [8, 9]. La consommation d’eau est d’environ 3 l/kWhfroid [8]. Seulement 5% environ des bâtiments étudiés utilisent cette technique, parfois uniquement pour des grands volumes de type salle de conférence. Les fournisseurs industriels sont par exemple Menerga (Belgique, Allemagne, France), Munters (Europe du Nord).

Tour aéroréfrigérante

Les tours aéroréfrigérantes humides permettent d’augmenter le EER des groupes froids classiques en diminuant la température de condensation ; les bâtiments américains pariant sur l’efficacité des systèmes de refroidissement classiques utilisent ainsi des groupes froids refroidis à l’eau. Elles peuvent également être utilisées pour tirer parti directement du rafraîchissement évaporatif en alimentant le bâtiment en eau fraîche et en air refroidi par évaporation directe. A titre d’exemple, le bâtiment CH2 (Melbourne, Australie), utilise des « shower towers » pour refroidir l’air destiné aux commerces situés au rez-de-chaussée, et stocke la fraîcheur de l’eau au moyen d’une cuve de MCP en sous-sol ; un circuit d’eau séparé récupère cette fraîcheur pour refroidir le bâtiment par des plafonds rafraîchissants.

2.3.3.2 Ventilation à dessiccation Cette solution n’a pas été rencontrée lors de l’étude bibliographique, et ne sera donc pas détaillée plus avant.

2.3.3.3 Free cooling • Brassage d’air

Le brassage de l’air par un ventilateur de plafond permet d’augmenter le coefficient de transfert entre l’air et la peau pour rendre des températures « élevées » plus supportables. Le rendement du ventilateur est important pour évaluer l’intérêt du système, très peu utilisé dans les bâtiments de l’étude. L’avantage de ce système est d’être facile à mettre en œuvre, notamment en réhabilitation.

• Inertie thermique

L’inertie thermique est nécessaire pour la mise en œuvre optimale des systèmes de rafraîchissement alternatif comme la surventilation nocturne. Elle permet en outre de :

maximiser la récupération des gains internes et solaires l’hiver améliorer le confort thermique

LOCAL Humidificateur

Echangeur

Air à traiter

Air extrait

Air soufflé

Air repris

A C

Ventilateur

Ventilateur

E F

B

D

Page 33: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

réduire la puissance installée d’un éventuel système de refroidissement

Cependant, l’utilisation courante de faux plafonds et faux planchers dans les bâtiments tertiaires masque l’inertie thermique de la structure et va à l’encontre des besoins d’un bâtiment à climatisation hybride. Plus de 50% des bâtiments à basse consommation étudiés font preuve d’une forte inertie thermique. Quelques solutions sont citées ci-dessous :

Refends en béton lourds

Faux plafonds ajourés

Figure 6. Faux plafonds semi ouverts permettant la circulation de l'air de ventilation, bâtiment

de la société IVEG (Anvers, Belgique) [10]

Absence de faux plafonds ou de faux planchers

Figure 7. Plafond du bâtiment Kfw (Francfort)

[11] Figure 8. Sol carrelé, bâtiment de la

société IVEG (Anvers, Belgique) [10]

Slab cooling

Le slab cooling aéraulique consiste à intégrer les conduits de ventilation à la dalle de béton et permettre ainsi un contact direct entre l’air de ventilation et la masse thermique du bâtiment. Cette technique permet d’utiliser l’inertie thermique tout en conservant la flexibilité des locaux et la présence de faux planchers et/ou faux plafonds, et est donc adaptée au secteur tertiaire privé. Cependant, les pertes de charge dues à ce système doivent être analysées pour éviter d’augmenter la facture énergétique du bâtiment.

Figure 9. Principe de fonctionnement du système TermoDeck [12]

Le slab cooling hydraulique est associé à des techniques de chauffage et/ou de refroidissement utilisant l’eau comme média. Contrairement au slab cooling aéraulique, il est alors impossible d’avoir de faux planchers afin de permettre un contact direct entre la dalle et les locaux. Environ 14% des bâtiments de l’étude utilisent le slab cooling, associé à la géothermie à forte profondeur, au free cooling sur eau de nappe, ou à un système de sorption solaire.

Page 34: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Matériaux à Changement de Phase (MCP)

L’utilisation des matériaux à changement de phase est encore très confidentielle et aucun des bâtiments recensés n’utilise des MCP pour augmenter l’inertie thermique de sa structure, sous forme par exemple de MCP intégrés aux revêtements ou au béton. Cependant, les MCP sont utilisés dans quelques cas dans un but de stockage de fraîcheur.

• Surventilation nocturne

La surventilation nocturne consiste à ventiler les locaux de façon importante avec l’air frais pour refroidir le bâtiment et stocker la fraîcheur pour la journée grâce à une inertie thermique conséquente du bâtiment. La ventilation peut être mécanique, naturelle ou hybride. L’air extérieur peut circuler directement à l’intérieur des locaux et rafraîchir les éléments à forte masse thermique exposés (plafonds et sols nus, cloisons lourdes), ou bien rafraîchir un matériau servant de stockage de chaleur en piégeant la chaleur la journée. La surventilation nocturne permet d’améliorer le confort thermique, de diminuer et de retarder la venue du pic de chaleur. On diminue ainsi également la puissance de refroidissement installée et la consommation d’énergie pour le refroidissement. La surventilation nocturne et le free cooling diurne sont les solutions mises en œuvre dans la majorité des bâtiments de l’étude, parfois accompagnées d’autres systèmes (comme par exemple un rafraîchissement adiabatique indirect et un système frigorifique en appoint), et couplées à une forte inertie et une limitation des gains thermiques (protections solaires, choix de l’éclairage et de la bureautique). La surventilation nocturne est une technique de climatisation passive bien connue, mais sa mise en œuvre est moins évidente. Les différents types de mise en œuvre rencontrés dans les bâtiments étudiés sont présentés ci-dessous.

Ventilation nocturne majoritairement mécanique

Environ 18 bâtiments sur 64, soit 28%, utilisent une assistance mécanique pour la ventilation nocturne ; elle peut faire appel :

au système de ventilation d’hygiène (dont les ventilateurs sont donc dimensionnés pour permettre un débit plus important que le débit hygiénique, de1,5 à 10 vol/h)

à des ventilateurs spécifiques, augmentant alors le coût d’investissement mais évitant de surdimensionner le système de ventilation d’hygiène

Elle peut également être assistée par la ventilation naturelle pour éviter un surdimensionnement des installations de ventilation. Lorsque l’inertie du bâtiment est augmentée par le système de ventilation (slab cooling aéraulique), la ventilation nocturne est nécessairement mécanique. L’avantage de la ventilation nocturne mécanique est que les débits d’air et la circulation de l’air peuvent être mieux contrôlés que par lors de la ventilation naturelle ; la consommation électrique des ventilateurs est justifiée dans le cas d’une large différence de température entre l’air intérieur et l’air extérieur et d’une faible perte de charge dans le bâtiment. Un point important de la ventilation nocturne mécanique est donc le EER, défini comme l’énergie de rafraîchissement fournie divisée par l’énergie mécanique nécessaire. Le EER diminue si le taux de renouvellement d’air augmente (car l’efficacité de la ventilation n’augmente pas aussi vite que la consommation électrique) [13] ; à titre d’exemple, au cours du projet EnBau en Allemagne, des EER compris entre 4,5 et 14 ont été mesurés [13].

Page 35: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Ventilation nocturne naturelle ou hybride

L’essentiel de la ventilation nocturne est assuré passivement ; ce système est utilisé dans 30% des bâtiments de l’étude. L’efficacité de la ventilation nocturne naturelle dépend principalement de la température de l’air extérieur, du débit d’air, du transfert de chaleur entre l’air extérieur et le bâtiment, conditionné par le type de circulation de l’air dans les locaux, et de la masse thermique. Dans le cas d’une ventilation naturelle par bureau individuel (Figure 10 a), la différence de température intérieur/extérieur est le moteur principal de la ventilation naturelle, et les taux de renouvellement d’air sont assez faibles ; dans le cas d’une ventilation transversale (Figure 10 b), le moteur principal de la ventilation naturelle est le vent [14]. A titre de comparaison, le Tableau 4 présente les taux de renouvellement d’air mesuré dans le bâtiment PROBE du CSTC (Belgique), en fonction de la stratégie de renouvellement d’air (par bureau ou transversale). Le moteur de la ventilation nocturne peut également être un effet de tirage thermique au moyen d’un atrium (Figure 11 a) ou d’une cheminée de ventilation (Figure 12). Le tirage thermique peut être amélioré au moyen d’un dispositif de chauffage de l’air situé sous les ouvertures de l’atrium ou dans les cheminées, notamment en utilisant l’énergie solaire. Dans le cas de bureaux individuels dont les portes resteraient fermées, la ventilation nocturne peut être tout de même organisée à l’échelle du bâtiment au moyen de grilles de transfert ou d’ouvertures au dessus des portes (Figure 11 b).

a) b) Figure 10. Schéma de ventilation nocturne a) par bureau, b) transversale avec ouverture des

portes [10]

Ventilation transversale : fenêtres (avec grille) et portes ouvertes en grand 13 vol/h

Ventilation par bureau : fenêtres (avec grille) ouvertes en grand et portes fermées 3,4 vol/h

Ventilation par bureau : fenêtres (avec grille) ouvertes en position basculante et portes fermées 2,2 vol/h

Infiltrations : fenêtres et portes fermées 0,2 vol/h

Tableau 4. Taux de renouvellement d'air moyen obtenu dans le bâtiment "PROBE" en fonction de la stratégie de ventilation nocturne appliquée [10]

Page 36: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

a) b) Figure 11. Schéma de ventilation nocturne naturelle dans le bâtiment de la banque Kfw : a) l’atrium comme élément moteur (jusqu’à 6 vol/h [15]) ; b) circulation de l’air dans un bureau

individuel [16]

a) b) Figure 12. Principe de la ventilation nocturne utilisant a) une cheminée de ventilation b) une

ouverture en toiture [10]

Page 37: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Le type d’ouverture utilisé pour assurer l’approvisionnement en air extérieur est lui aussi important : l’utilisation de grilles de ventilation permet de gérer les risques d’intrusion, de pénétration de pluie, de poussières ou d’insectes ; l’utilisation de fenêtres de petite taille empêche des intrusions mais ne règle pas le problème de la pollution. Le Tableau 5 présente les ouvertures moyennes en façades nécessaires pour assurer la ventilation nocturne, en pourcentage de la surface au sol des locaux [10]. Une gestion automatisée permet de régler le problème de la pénétration des éléments climatiques.

NBN D50-001 pour les locaux d'hébergement

Projet NatVent

Ouverture effective dans le

bâtiment PROBE

Ventilation par des ouvertures sur une seule façade

6,4 % 4 % de 1,9 à 3 %

Ventilation par des ouvertures sur des façades opposées

3,2 % 2 % 1,7 %

Tableau 5. Ouvertures minimum nécessaires à la ventilation naturelle intensive en % de la surface au sol des locaux [10]

Figure 13. Grilles de ventilation nocturne (intérieur et extérieur) et cheminées de ventilation du

bâtiment IVEG [10]

a) b) Figure 14. a) Grilles de ventilation nocturne intensive associées à des protections solaires

automatiques, bâtiment PROBE [10] – b) Fenêtres assurant la surventilation nocturne du bâtiment de la Cit Blaton (Bruxelles) [17]

Régulation

La ventilation par ouverture manuelle ne permet pas de régulation ; son efficacité dépend de la prise de conscience des occupants, ce qui entraîne un risque de surchauffe du bâtiment. Le risque de sur-refroidissement est également présent. La surventilation par ouvertures automatisées permet de réguler le débit d’air en fonction des besoins de froid (en fonction de la température de la dalle du plafond et de la température de l’air) et des conditions climatiques extérieures (température extérieure dans la journée, protection contre le vent et la pluie).

Page 38: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

• Surventilation diurne

Une proportion moindre de bâtiments met en avant l’utilisation du free cooling diurne ; cependant, cette technique est facile d’implémentation dans les bâtiments utilisant la surventilation nocturne, on peut donc supposer qu’ils l’utilisent également. Différents type de cas sont rencontrés :

Ventilation par bureau (fenêtres ou fenêtres supérieures ouvrables dans le cas d’un environnement sans nuisance sonore)

Ventilation naturelle à l’échelle du bâtiment, régulée par l’ouverture automatique des ouvrants destinés à la ventilation nocturne ou à la ventilation naturelle du bâtiment le cas échéant.

Ventilation mécanique, avec surdimensionnement du système de ventilation d’hygiène, s’il est utilisé pour assurer le free cooling diurne du bâtiment.

Solutions industrielles

Suite à cette étude des solutions possibles, il est nécessaire de présenter et de quantifier l’offre industrielle disponible pour la mise en œuvre de la surventilation nocturne. L’offre industrielle se répartie en plusieurs catégories : les fabricants de baies ouvrantes automatisées ou de grilles d’aération spécialisés dans les solutions de désenfumage applicables également à l’aération, les fabricants de motorisations et d’automatismes, en contact avec les fabricants de fenêtres, et les fabricants spécialisés dans grilles d’aération. Il est à noter que dans certains cas, les ouvrants destinés à la ventilation naturelle présentent un coefficient de déperdition thermique élevé, nuisant à la qualité de l’enveloppe du bâtiment.

Fabricant Produit Caractéristiques

Fenêtres/baies automatisées

Souchier Exubaie

OTF

Ouvrant de désenfumage en façade pouvant être utilisé pour la ventilation naturelle ; mécanisme “invisible” intégré dans les feuillures des profils menuisés ; cadres dormant et ouvrant en aluminium extrudé ; ferrages : abattant et relevant (intérieur / extérieur), à la française / à l’anglaise [18]

Grilles de ventilation transparentes

Colt Coltlite

châssis et éléments pivotants en aluminium, lamelles louvres en verre (vitrage simple de 8, 10 ou 12 mm ; vitrage double d’une épaisseur allant de 4 à 8 mm ; U minimal de 2,3 W/m²K) ou isolées et opaques. Motorisation électrique possible. [19]

Souchier Certilux

Grille à lamelle, chassis en aluminium, lamelles en verre ou polycarbonate alvéolaire ; pose en façade toute ossature, verrière ou shed ; performance aéraulique : Ct de 0,62 ; Ug = 5,7 W/m²K (produits verriers) ; 2,4 W/m²K < Ug < 3,6 W/m²K (polycarbonates alvéolaires de 6 à 10 mm) ; compatible GTB, régulation électrique possible [18]

Renson Grilles vitrées de type 327

Double vitrage 3-10-3 mm ; hauteur minimale 100mm ; profil en aluminium [20]

S.air International

Grilles à lamelles TMS -- G s

Grille à lamelle en aluminium, simple vitrage (6mm, Ug = 5,6 W/m²K) ou polycarbonate translucide alvéolaire (10mm, Ug = 3 W/m²K) [21]

Grilles de ventilation

Renson Grilles de type 432

Grilles de ventilation naturelle, avec moustiquaires, à ouverture réglable, anti-effraction, anti-pluie, ; concept « Night Cooling »

Page 39: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

avec grilles posées devant les baies en été ou définitivement ; anti-insectes ; possibilité d’utiliser les grilles comme grilles de transfert

Souchier Certilam Même profil que Certilux, avec des lames en aluminium avec isolant phonique ou thermique en boîtier PVC ; Performance aéraulique : 0,62 ; Ug = 1,7 W/m² K pour des lames isolées

motorisation gestion/régulation

Window Master

Propose une solution clés en main de ventilation naturelle diurne ou nocturne par fenêtres automatisées ; travaille avec les fabricants de fenêtres pour proposer des solutions adaptés, d’où un plus grand choix de vitrages ; ne possède pas de représentants en France.

Tableau 6. Quelques dispositifs industriels de surventilation nocturne

2.3.3.4 Ground free cooling • Puits climatique

Environ 19% des bâtiments étudiés utilisent le puits climatique comme stratégie de rafraîchissement. L’installation peut être dimensionnée pour l’ensemble du bâtiment, ou bien uniquement pour alimenter l’atrium. De plus amples informations sont disponibles dans le rapport complet de l’étude bibliographique.

• Refroidissement par captage d’eau de nappe

Quelques bâtiments utilisent un système de rafraîchissement sur eau de nappe. La profondeur des forages va de 30 m à plus de 60 m ; les systèmes d’émissions sont divers : ventilo-convecteurs pour les bureaux individuels, planchers rafraîchissants dans les bureaux et les atriums, émission aéraulique.

2.3.3.5 Systèmes mécaniques à sorption • A énergie solaire

Un petit nombre de bâtiments de l’étude utilise un système à adsorption ou à absorption solaire ; les bâtiments du projet européen Climasol n’ont pas été retenus dans cette étude bibliographique à cause du peu d’informations disponibles sur l’ensemble des caractéristiques des bâtiments et de l’absence d’autres efforts sur l’enveloppe et les systèmes utilisés. Les systèmes utilisés ici sont à absorption (bromure de lithium) ou à adsorption (gel de silicate) ; les tailles varient de 69 kW à 110 kW. Les systèmes à absorption sont utilisés en appoint d’autres systèmes alternatifs (puits climatiques, surventilation nocturne), en appoint de groupes froids classiques, ou seuls pour le refroidissement de salles spécialisées.

• Trigénération

La trigénération permet de récupérer une partie de la chaleur dégagée par une centrale de cogénération « Combined Heat and Power », alimentée au gaz naturel ou à la biomasse, grâce à un système à sorption. Le froid produit peut donc potentiellement provenir d’une source d’énergie renouvelable. Le rendement global de la centrale électrique augmente sensiblement du fait de la récupération de la chaleur perdue. Environ 9% des bâtiments de l’étude utilisent la trigénération pour subvenir à leurs besoins, à partir de gaz naturel, de biomasse, de la chaleur d’une centrale thermique proche. Si l’installation est surdimensionnée au niveau des besoins de froid, le froid supplémentaire peut être stocké dans le bâtiment (containers de glace ou de MCP) ou dans le sol (aquifères).

Page 40: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

2.3.4 EFFICACITE DES SYSTEMES : GESTION DE LA VENTILATION

La ventilation mécanique ou naturelle est limitée au débit hygiénique (notamment dans les bâtiments allemand), contrôlée par sonde CO2, par détecteur de présence ou par minuterie.

2.3.5 LA PRODUCTION D’ELECTRICITE PHOTOVOLTAÏQUE

La production d’électricité photovoltaïque est beaucoup plus utilisé à l’étranger qu’en France (45% des bâtiments étudiés contre 15%). L’implantation se fait majoritairement sur le toit, soit en protection solaire, soit avec un recouvrement flexible ; les panneaux photovoltaïques sont également utilisés pour protéger du soleil les façades, la toiture des atriums, ou encore utilisé à la place de vitrages dans la toiture des atriums. Les puissances installées vont de quelques kW à plus de 50 kW.

a)

b)

c)

Figure 15. a) Toit du bâtiment Epicenter (Boston, USA) (crédit photo: Richard Mandelkorn) [22] ; b) installation PV en façade du bâtiment EnergieForum (Berlin, Allemagne) [23] ;

c) PV en protections solaires sur la façade du bâtiment Lebenshilfe (Lindenberg, Allemagne) [24]

2.3.6 QUELQUES EXEMPLES DE COMBINAISON DE RAFRAICHISSEMENT PASSIF

La plupart des bâtiments étudiés combinent différentes techniques pour permettre un confort thermique optimal. Le présente quelques exemples de combinaisons possibles.

Bâtiment Situation Techniques utilisées

Hôtel de Ville d’Echirolles Echirolles, France

Free cooling diurne + puits canadien + free cooling sur eau de nappe (émissions par ventilo-convecteurs dans

les bureaux et plancher rafraîchissant dans l’atrium

Umweltbundesamt Dessau Dessau, Allemagne Surventilation nocturne + puits climatique + sorption

solaire

Tour de l’OFCL Neuchâtel, Suisse Surventilation nocturne + évaporatif indirect + groupe froid en appoint

Siège social de la société Renewable

Energy Systems Kings Langley, UK Surventilation nocturne + free cooling sur eau de

nappe

Cit Blaton Bruxelles, Belgique Surventilation nocturne + évaporation indirecte

Chicago center for Green Technology Chicago, USA PAC géothermique (28 puits à 60m de profondeur)

Concile House 2 (CH2) Melbourne, Australie Free cooling diurne + ventilation nocturne + trigénération + évaporation directe + tours

aéroréfrigérantes

Tableau 7. Exemples de combinaisons de systèmes de climatisation hybride

Page 41: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

BIBLIOGRAPHIE [1] M. Zimmermann, J. Anderson, Review of Low Energy Cooling Technologies, IEA Annex 28 – Subtask 1 Report, International Energy Agency, December 1995 M. Zimmermann, J. Anderson, Low energy cooling – Case Study Buildings, IEA Annex 28, International Energy Agency, August 1998 [2] Liste des Opérations certifiées, Certificats NF Bâtiments Tertiaires - Démarche HQE® - Mise à jour du 19/07/2007, Certivéa. http://www.certivea.fr/hqe/ [3] Elisabeth Gratia, André De Herde, Are energy consumptions decreased with the addition of a double-skin?, Université Catholique de Louvain, Architecture et Climat, Octobre 2006. [4] Fiche Technique Derbibrite, Derbigum, http://www.derbigum.be/ [5] étude CSTC sur les toitures végétalisées / ou colloque CSTB [6] toit végétal GREEN, Eternit, www.eternit.ch/ Derbisedum, Derbigum, http://www.derbigum.be/ [7] Dr F. Unterpertinger and al., Keep cool : Passive cooling technologies, Österreichische Energieagentur – Austrian Energy Agency. [8] A.Bolher, E.Fleury, JR.Millet, D.Marchio, P.Stabat. Guide de faisabilité et de pré-dimensionnement de systèmes de climatisation à faible consommation d’énergie. Cahiers du CSTB, n°3454, avril 2003 [9] R. Belarbi, F. Allard, Etude de la Faisabilité des Systèmes Passifs de Rafraîchissement, LEPTAB Université de La Rochelle, FIER’2002. [10] CD Rom énergie +, version 5, Conception et rénovation énergétique des bâtiments tertiaires, Architecture et Climat, Université catholique de Louvain [11] Neubau "Ostarkade" der KfW Bankengruppe, Frankfurt a.M. Monitoring und Betriebsoptimierung im Rahmen von SolarBau, Teilkonzept 3, Abschlussberich [12] http://www.tarmac.co.uk/termodeck/ [13] K. Voss et al., Energy efficient office buildings with passive cooling – Results and experiences from a research and demonstration programme, Solar Energy 81 (2007) p 424–434 [14] V. Geros, M. Santamouris, S. Karatasou, A. Tsangrassoulis, N. Papanikolaou, On the cooling potential of night ventilation techniques in the urban environment, Energy and Buildings 37 (2005) 243–257. [15] Christopher Parker, Passive Cooling Through Night Ventilation: KfW Ostarkade, Purdue University, December 2006 [16] SolarBau:MONITOR, Portrait Nr. 15, KfW Bankengruppe, Fraunhofer ISE, 2003. www.solarbau.de [17] Alain Bossaer, présentation “Renovatie kantoorgebouw CIT-Blaton”, ARCADIS Belgium, 29 janvier 2006 [18] Exubaie, Certilux et Certilam de Souchier, http://www.souchier.fr/ [19] Coltlite, de Colt, http://www.coltinfo.co.uk/ [20] catalogue des grilles de ventilation RENSON – www.renson.be [21] Fiche desriptive TMS – G GRILLE A LAMELLES POUR MONTAGE MURAL, S.Air International S.A., membre du groupe Bovema Beheer, [22] U.S. Green Building Council, LEED case studies, Artists for Humanity EpiCenter. http://leedcasestudies.usgbc.org/overview.cfm?ProjectID=736 [23] SolarBau:MONITOR, Portrait Nr. 16 EnergieForum Berlin, Bergische Universität Wuppertal, 2004. www.solarbau.de [24] SolarBau:MONITOR, Portrait Nr. 21 Neue Werkstätten für behinderte Menschen – Lebenshilfe Lindenberg, Bergischen Universität Wuppertal, 2005. www.solarbau.de.

Page 42: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

ANNEXE 2

PHOTOVOLTAÏQUE

Page 43: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

CLIMatisation HYbride des immeubles de Bureaux

Intégration de la production d’électricité photovoltaïque

dans le concept CLIMHYBU

Olivier WISS

Institut National de l’Energie Solaire

INES-RDI / CEA

DRT / LITEN / DTS / LIS

(Laboratoire d’Intégration Solaire).

[email protected]

Page 44: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

Rapport technique LITEN/DTS/LIS/2008/04 page 2 / 47

Résumé

Le rapport concerne la contribution du CEA INES au projet CLIMHYBU financé par la Fondation Bâtiment Energie. Le projet CLIMHYBU traite de la climatisation des bâtiments de bureau. Il apparaît que sans moyens de production d’électricité directement intégré au bâtiment, il sera extrêmement difficile de tenir, à cout raisonnable, les objectifs du Grenelle de l’environnement qui préconise une consommation d’énergie primaire de 50 kWh/m²/an. L’objectif de la contribution est de fournir des éléments pour la constitution :

- D’un guide à destination des Architecte et des maitres d’ouvrage - D’un guide à destination des Bureaux d’Etudes bâtiment non spécialiste du PV - D’une base algorithmique de calcul estimatif pour intégration dans le logiciel CLIMAWIN du

CSTB Le document comprend des rappels généraux sur la production électrique photovoltaïque et décrit l’intérêt de ce type de solution pour les grands bâtiments de bureaux. Une liste non exhaustive des solutions intégrables existantes est réalisée. Les aspects réglementaires liés à la sécurité en vigueur ou à venir sont abordés. Les contraintes d’intégration liées à l’architecture électrique et aux sujétions diverses sont également évoquées. Dans la deuxième partie, le document propose une méthode de calcul estimative de la production photovoltaïque sur la base des connaissances actuelles et de l’état de l’art. Deux méthodes de prise en compte des ombrages dus aux masques proches sont proposées, ce qui est innovants par rapport aux estimateurs existants sur le marché ou en libre. Les algorithmes sont mis en œuvre et les résultats comparés avec ceux obtenus grâce au système PVGIS. Pour finir, le document propose des ratios de productibles potentiels en fonction de la surface habitable hors œuvre nette (SHON) d’un bâtiment en projet. Annexes au document :

Fiches techniques PV CLIMHYBU à intégrer dans la bibliothèque des solutions techniques.

Mots clés CLIMHYBU, CONCEPT, SOLAIRE, PHOTOVOLTAIQUE, BIPV, BATIMENT, BUREAUX, INTEGRATION, ENR, ELECTRIQUE, CLIMATISATION.

Page 45: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 3 / 47

I. INTERET DE LA SOLUTION PHOTOVOLTAÏQUE POUR LES GRANDS BATIMENTS DE

BUREAUX: ............................................................................................................................................................ 4

I.1 TARIF DE RACHAT DE L’ELECTRICITE D’ORIGINE PHOTOVOLTAÏQUE : ........................................................ 4 I.1.1 Ancien tarif de rachat : .................................................................................................................... 4 I.1.2 Nouveau tarif de rachat : ................................................................................................................. 4

II. DESCRIPTION ET CARACTERISTIQUES ............................................................................................ 5

II.1 RAPPEL DU PRINCIPE DES GENERATEURS PV : ....................................................................................... 5 II.2 GENERATEURS PV : ............................................................................................................................... 8

II.2.1 Modules standards : ......................................................................................................................... 8 II.2.2 Vitrages photovoltaïques :.............................................................................................................. 10 II.2.3 Verrières photovoltaïques .............................................................................................................. 11 II.2.4 Modules souples ............................................................................................................................. 13 II.2.5 Tuiles Solaires ................................................................................................................................ 14

II.3 ONDULEURS : ...................................................................................................................................... 15 II.3.1 Architecture à onduleur centralisé unique ..................................................................................... 15 II.3.2 Architecture à onduleur string ....................................................................................................... 16 II.3.3 Onduleur multi-string ..................................................................................................................... 17 II.3.4 Produits commerciaux : ................................................................................................................. 19

III. INTEGRATION DE LA SOLUTION PV : ......................................................................................... 20

III.1 IDENTIFICATION DES SURFACES EXPLOITABLES ................................................................................... 20 III.2 ARCHITECTURE ELECTRIQUE ............................................................................................................... 21

III.2.1 Sujétions électriques et sécurité des personnes et des biens ...................................................... 21 III.2.2 Raccordement réseau et comptage de l’énergie produite .......................................................... 23

III.3 PROCESSUS D’INTEGRATION DE LA SOLUTION : ................................................................................... 26

IV. BASE ALGORITHMIQUE .................................................................................................................. 28

IV.1 BASE ALGORITHMIQUE DETAILLEE ...................................................................................................... 29 IV.1.1 Détermination du productible potentiel. .................................................................................... 29 IV.1.2 Détermination des pertes dues aux ombrages. .......................................................................... 30 IV.1.3 Prise en compte de la température des modules. ....................................................................... 33 IV.1.4 Prise en compte des pertes dues à l’architecture électrique. .................................................... 34 IV.1.5 Prise en compte du vieillissement des modules : ....................................................................... 35

IV.2 VALIDATION DE LA BASE ALGORITHMIQUE : ........................................................................................ 36 IV.2.1 Comparaison directe des prévisions de productible : ............................................................... 38 IV.2.2 Comparaison des algorithmes de productibles à données d’irradiation identiques ; ............... 41 IV.2.3 Calculs des ratios de productible : ............................................................................................ 43

V. REFERENCES ........................................................................................................................................... 47

Page 46: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 4 / 47

I. Intérêt de la solution photovoltaïque pour les grands bâtiments de bureaux: Le Photovoltaïque, technologie éprouvée mais jusqu'à ces dernières années relativement couteuse, était à l’origine destinée principalement à l’alimentation des sites isolés. Les développements récents de la technologie, les évolutions présentes et à venir du marché de l’énergie, la prise de conscience écologique et, pour finir, les nouvelles directives de rachat des ENR en font désormais une alternative intéressante pour la production d’électricité, y compris dans les grands bâtiments de bureau. De plus, les problèmes de « Black Out » commençant à apparaître en Europe, une installation solaire pouvant aisément être complétée par un système de sauvegarde permettra, le cas échéant, de maintenir l’alimentation électrique d’une partie de l’installation du bâtiment et de préserver ainsi la productivité et la sécurité du personnel utilisant les locaux.

I.1 Tarif de rachat de l’électricité d’origine photovoltaïque :

I.1.1 Ancien tarif de rachat : Il est à noté que le tarif de rachat de l’électricité a évolué depuis l’origine du projet. L’arrêté du 10 juillet 2006 fixait le tarif de rachat à :

- 0,3 €/kWh pour la France métropolitaine - 0,4 €/kWh pour la Corse, les DOM et Mayotte

Ce tarif étant majoré par une prime à l’intégration (dépendant de différents critères d’intégration) de : - 0,25 €/kWh pour la métropole - 0,15 €/kWh pour la Corse, les DOM et Mayotte

Il apparaît que ce tarif de rachat très attractif a généré des effets pervers spéculatifs entrainant une augmentation massive des demandes de raccordement. A titre informatif, au 31 décembre 2009 :

- 269 MW sont raccordés au réseau dont 200 MW en métropole - La file d’attente de raccordement est de 3438 MW dont 2537 MW en métropole

I.1.2 Nouveau tarif de rachat : Afin de combattre les effets pervers spéculatifs, de nouvelles règles ont été instaurées par l’état : Le nouvel arrêté du 14 janvier 2010 (relativement complexe) distingue désormais 2 types d’installation et 2 types de bâtiments :

- Les centrales au sol (sans objet pour CLIMHYBU) - Les centrales installées sur des bâtiments :

o Bâtiments à usage principal d’habitation, d’enseignement et de santé o Bâtiment destinés à d’autres usages (dont notamment les bâtiments de bureaux)

Concernant les bâtiments de bureaux et jusqu’au 1 janvier 2012, les tarifs de rachats auquel le Maitre d’Ouvrage peut prétendre sont les suivants :

- Bâtiment en rénovation (+ de 2 ans) et respects des critères d’intégration : 0,5 €/kWh - Bâtiment neuf (- de 2 ans) et respects des critères d’intégration : 0,42 €/kWh - Non respects des critères d’intégration : 0,314 €/kWh

Pour le respect des critères d’intégration, on se reportera à la note technique figurant en Annexe 1 et comportant un logigramme de sélection du type d’installation et le texte réglementaire. (Source HESPUL) En résumé, les critères d’intégration au bâti sont les suivants :

Page 47: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 5 / 47

- Les modules PV sont constitués de films souples ou de modules rigides et assure une fonction « clos et couvert » c.à.d. remplacent des éléments du bâtiment qui assurent une fonction d’étanchéité (le démontage ne pouvant se faire sans nuire à la fonction d’étanchéité)

ET - Sont parallèles au plan de la toiture

OU - Assurent une des fonctions suivantes :

o Allège o Bardage o Brise soleil o Gardes corps de fenêtre, de balcons ou de terrasses o Mur rideau

De plus, une dégressivité est introduite pour les demandes de raccordement intervenant après le 31 décembre 2011 cf. le graphique ci-dessous : Cela signifie que le contrat de rachat de l’énergie conclu pour une durée de 20 ans sera basé sur le prix de rachat en vigueur pendant l’année ou interviendra la demande de raccordement.

Source HESPUL

II. Description et caractéristiques

II.1 Rappel du principe des générateurs PV : La conversion du rayonnement solaire en électricité est assurée par les cellules photovoltaïques. Celles-ci sont réalisées à l’aide de matériaux semi-conducteurs essentiellement en silicium, principale composante de l’écorce terrestre. Comme ordre de grandeur, la surface d’une cellule élémentaire en sortie d’usine varie entre 100 et 400 cm2. Ces cellules photovoltaïques sont encapsulées entre des plaques de verre ou entre du verre et du Tedlar et raccordées électriquement en série pour former un « module photovoltaïque ». Il existe plusieurs types de modules suivant le procédé de fabrication utilisé pour les cellules :

Les cellules au silicium monocristallin où chaque cellule élémentaire est découpée dans un cristal unique de silicium

Les cellules au silicium multi cristallin où chaque cellule élémentaire est tranchée dans un lingot de silicium constitué de cristaux enchevêtrés

Les cellules au silicium amorphe pour lesquelles le silicium est déposé uniformément sur un support.

Page 48: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 6 / 47

On citera également les technologies émergentes dites en « couches minces » ne contenant pas de silicium. Les éléments actifs sont également déposés sur un support.

Cuivre indium Sélénium ou CIS

Le tellurure de Cadmium ou CdTe

Les retours d’expérience sur ce type de technologie sont pour l’instant assez faibles, notamment en ce qui concerne la durée de vie des matériaux. Il est également à noter que le CdTe contient du Cadmium (en faible quantité).

Technologie Matériaux de cellules

Rendement Cellule (laboratoire)

Rendement Module

Surfaces 10 kWc

Parts de marché

€ HT/Wc Prix Installateurs (Hors pose) Qtés < 100 modules

Monocristalline

24% 11-16% 60-90m² 93% 3,55 € - 4,02 €

Polycristalline

18% 10-14% 70-100m² 3,16 € - 3,58 €

Couche mince CIS

18% 10-12% 90-100m² 0,7% 2,59 € - 2,93 €

Couche mince CdTe

17% 9-10% 90-120m² 1% 2,49 € - 2, 91 €

Amorphe

11-12% 5-8%

130m²-200m² 5,3% 2,78 € - 3,15 €

Le courant électrique fourni par un module est un courant de type continu. La puissance délivrée par les modules varie en fonction de l’ensoleillement et de la surface de silicium éclairée. La puissance électrique maximale délivrée par le module dans des conditions spécifiques de température et d'éclairement est appelée puissance assignée ou puissance crête (Pc) et s’exprime en watt (W) ou watt crête (Wc). En fonction de leur surface et de la technologie de fabrication des cellules, il existe des modules ayant des puissances assignées allant de 10 W jusqu’à 300 W. Les modules photovoltaïques généralement plans constituent les briques élémentaires raisonnablement manutentionnables et intégrables au bâtiment. Assemblés en série et en parallèle selon la taille de l’installation, ils forment un champ photovoltaïque qui sera aussi appelé générateur photovoltaïque. Sont également disponibles sur le marché, des vitrages solaires ou des verrières solaires constitués par le sandwiche de base Verre/EVA/Cellules/EVA/Verre auquel peu être ajouté un vitrage complémentaire traité et espacé du module par un remplissage gazeux type air ou argon. Ces vitrages ou verrières sont donc semi transparents et permettent d’assurer une double fonctionnalité (ce qui va dans le sens de la directive de rachat) ainsi qu’une intégration architecturale harmonieuse. Détail notable, la productivité électrique d’un module photovoltaïque décroît lorsque sa température augmente (voir Figure II-2 Incidence Température). Un système photovoltaïque raccordé au réseau comprend de manière très schématique, les composants suivants :

Le générateur photovoltaïque, ou champ photovoltaïque qui, pour des modules coplanaires, doit être exposé autant que possible de façon à recueillir le maximum d’ensoleillement sur l’année

L’onduleur : Dont le rôle est de transformer le courant continu fourni par le générateur photovoltaïque en un courant alternatif respectant les caractéristiques du courant alternatif délivré par le réseau publique de distribution de l’électricité.

Les organes de sécurité et de raccordement au réseau qui assurent des fonctions de protection des personnes et des biens vis-à-vis de l’usager et du réseau. A noter que certains des dispositifs de sécurité peuvent être directement intégrés dans l’onduleur.

Page 49: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 7 / 47

Des accumulateurs : pour certaines applications nécessitant un niveau de qualité plus élevé de fourniture électrique (circuits de surveillance, circuits de sécurité, réseaux informatiques) ou pour assurer un service de sauvegarde de l’alimentation électrique en cas de défaillance du réseau, un stockage électrochimique peut être utilisé.

Un système PV standard est constitué tel que schématisé ci-dessus. En partant de la gauche, on trouve : - Les modules photovoltaïques assemblés en série et en parallèle pour constituer le générateur

photovoltaïque. - Le boitier de raccordement général qui comporte les borniers de raccordement du générateur,

les diodes de protection antiparallèle, les protections contre la foudre, un interrupteur sectionneur permettant d’’isoler l’onduleur du générateur.

- Le MPPT ou « Maximum Power Point Tracker », système qui permet de placer le point de fonctionnement courant-tension à son optimum en fonction de l’éclairement incident.

- Le convertisseur AC / DC (MPPT + Convertisseur AC/DC constituent l’onduleur) - Non représenté :

o La protection anti-ilotage incluse dans l’onduleur. o le coffret de raccordement au réseau public.

= ~

MPPT BRG

ONDULEUR

Figure II-2 Incidence Température Figure II-3 Incidence Eclairement

Figure II-1 Présentation de la chaine PV standard

Page 50: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 8 / 47

II.2 Générateurs PV :

II.2.1 Modules standards :

Ce type de produit est très majoritairement répandu sur le marché. Il est aisé de se procurer des modules dans des délais et des coûts raisonnables.

Technologies incluses disponibles:

o Silicium Poly (Le plus répandu, bon rendement, coût moyen ~3,8 €/Wc)

o Silicium Mono (Assez répandu, le meilleure rendement, coût plus élevé que Poly)

o Silicium Amorphe (en forte progression, rendement moyen, coût faible)

o Couches Minces (CIS ou CdTe. Faible retour d’expérience. Le CdTe contient du cadmium.)

Constitution, aspects :

- Sandwiche Verre / EVA / Cellules / EVA / Tedlar

- Sandwiche Verre / EVA / Cellules / EVA / Verre.

L’ EVA (Ethyle Vinyle Acétate) étant une résine transparente qui noie les cellules. Le Tedlar, majoritaire, peut éventuellement être remplacé par du verre, notamment pour les applications en milieux sévères (Installation en mer par exemple). Le Tedlar peut également être transparent et les cellules espacées. On parle alors de modules semi-transparents. (Voir vitrage solaire)

Certains fabricants remplacent l’EVA par du PVB (Poly Vinyle Butyle)

Les modules sont en général ceinturé par un cadre en aluminium qui participe, en partie, à la rigidité mécanique du module et sert à la fixation de celui ci.

Ce cadre peut aisément être supprimé. Dans ce cas, il devient plus fragile et nécessite un soin particulier lors des manipulations. Il peut également être anodisé ou peint chez certains fabricants.

Aspect

Poly Cristallin Surface non uniforme. les cellules apparaissent sous forme de carrés de dim. ~15x15 cm faiblement espacés. Couleur en générale Bleu Irisé laissant apparaître les cristaux de silicium enchevêtrés. Certains constructeurs proposent maintenant des modules faiblement colorés (Voir Figure II-6 Colorisation)

Mono Cristallin Surface non uniforme. les cellules apparaissent sous forme de carrés de dim. ~15x15 cm faiblement espacés. Les cellules étant découpées dans un mono cristal, les cellules présentent des coins arrondis chez la plupart des constructeurs. Couleur en générale noire ou Bleu très sombre uniforme Le Tedlar peut également être de la couleur des cellules rendant la couleur du panneau homogène.

Amorphe Surface quasi uniforme ou à motif particulier. Le Silicium étant déposé dans ce type de technologie, il est également possible d’obtenir différents motifs. (Voir produits Schott Solar, par ex) Couleur faiblement variable entre Gris et Brun sombre.

Couches Minces Surface uniforme. Les matériaux sont déposés dans ce type de technologie. Couleur faiblement variable entre Gris et Brun sombre

Page 51: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 9 / 47

Dimensions, puissances :

La gamme de dimensions est assez large de 0,25 m² à 2 m² (voir plus en couches minces), de 0,5m à 2m sur un coté.

Les modules sont très majoritairement rectangulaires, rectangulaires allongés ou carrés. Quelques constructeurs proposent sur demande des modules de formes ou de dimensions spécifiques, cependant, l’intégration dans une architecture électrique de modules dissemblables peut s’avérer problématique, voire impossible. Si cela s’avère nécessaire, certains intégrateurs peuvent avoir recours à l’utilisation de modules factices (non fonctionnels) en compléments des modules réellement productifs, de manière à préserver l’harmonie architecturale du bâtiment. Ces modules factices sont en général utilisés pour compléter les bords de l’installation ou pour faire face à un ombrage important.

Les puissances de sortie (Directement proportionnelles à la surface et fonction de la technologie) s’étale de quelques dizaines de watts, à 250W pour les plus grands.

Il faut compter de 100Wc à 120Wc par m² en technologie cristalline.

Les faibles puissances ne présentent un intérêt que pour les systèmes autonomes. Dans le cas d’une intégration à un bâtiment, les grandes dimensions de modules seront privilégiées de manière à minimiser la connectique à mettre en œuvre. La contrainte majeure restant dans tous les cas l’intégration mécanique de ces éléments, surtout en ce qui concerne les façades.

Figure II-4 Module Mono Cristallin Figure II-5 Module Poly Cristallin

Figure II-6 Colorisation

Page 52: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 10 / 47

II.2.2 Vitrages photovoltaïques :

Les vitrages solaires ou modules semi transparents sont très majoritairement fabriqués sur demande. Les dimensions maximum sont de l’ordre de 1m20 x 2m40.

Compte tenu du fait que toute la surface disponible n’est pas utilisée par le silicium, ces modules présentent en général un rendement plus faible de conversion de la lumière en électricité par rapport à la surface.

Les éléments PV actifs sont constitués soit par du silicium amorphe de dessin, et donc d’opacité variable, soit par des cellules mono ou poly cristallines plus ou moins espacées. Les boitiers de connexion peuvent être positionnés dans un angle ou éventuellement sur la bordure dans le cas de produit d’épaisseur importante (triple vitrage ou autre).

Au stade de la conception, il conviendra néanmoins de prévoir correctement le cheminement des câbles afin de préserver la sécurité des personnes et l’esthétique de la réalisation.

Bien que le productible par rapport à la surface soit plus faible, l’intérêt majeur de ce type de produit est qu’il peut venir en remplacement d’un produit verrier standard en apportant à la fois la production électrique et la réduction des apports solaires directs dans le bâtiment.

La double fonctionnalité étant assurée, ce type de produit ouvre droit à la prime à l’intégration architecturale

Page 53: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 11 / 47

II.2.3 Verrières photovoltaïques

Les avantages de ce type de produit sont en gros les même que pour les vitrages photovoltaïques. Cependant, les applications verrières présentent l’avantage de bénéficier d’une orientation plus compatible avec la production PV sous nos latitudes (Inclinaison optimale ~35° pour la France, voir § III).

En revanche, l’installation au dessus du public nécessite la constitution d’un sandwich plus complexe permettant d’assurer la solidité mécanique indispensable pour assurer la sécurité des personnes.

Remarque Importante : Dans le cas des vitrages ou des verrières photovoltaïques, les menuiseries de support des éléments ne doivent en aucun cas empiéter sur la surface des cellules au risque de dégrader très fortement les capacités de production du système complet. Il conviendra également de prendre en compte les ombrages dus à ces menuiseries.

Ex ci-dessus, le produit NAPS SOLAR.

Le sandwiche PV relativement épais est complété par une couche gazeuse et un verre laminé de type STADIP, ce qui représente une épaisseur totale de 55 mm. Le même fabricant propose également ce produit avec un verre laminé en 2 x 16mm.

Page 54: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 12 / 47

Fabricants identifiés:

SCHEUTEN SOLAR www.scheutensolar.com

GLASWERKE / ARNOLD http://www.glaswerke-arnold.de

SCHOTT SOLAR http://www.schottsolar.com/fr/

ERTEX http://ertex-solar.at/cms/

NAPS http://www.naps.fr

Ci contre l’exemple remarquable de l’Académie du Mont Cenis en Allemagne (Scheuten Solar).

Les produits verriers photovoltaïque viennent en remplacement des matériaux de construction classique à raison de :

- 9744 m² de toiture.

- 790 m² de façade.

Pour un montant posé de 5,3 M€ soit ~500€/m².

Cout global de l’installation PV :

8M€ / 1 MWc soit ~8€ / WC

Page 55: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 13 / 47

II.2.4 Modules souples

Le fabricant Uni-Solar est quasiment seul sur ce marché. Ce produit est revendu sous différentes formes par plusieurs intégrateurs, soit sous sa forme souple, soit sous forme de modules rigides.

Ce produit est constitué par du silicium amorphe déposé en triple jonction sur un support plastique.

L’intérêt de la triple jonction est d’améliorer légèrement la conversion d’énergie en captant différentes longueurs d’onde du rayonnement. Les rendements sont cependant plus faibles que le silicium mono ou poly cristallins.

Ce produit ce présente sous la forme de bande de environ 40 cm X 5,5 m de longueur pour une puissance de 144 Wc (Tension à vide de 46,2V) et une masse de 7,7 kg

L’intérêt évident de ce type de produit est de pouvoir s’adapter à une forme de toiture ou de support présentant une courbure. De plus, certain fabricant intègrent ce type de modules dans des produits plastiques d’étanchéité de toiture.

Un inconvénient est qu’il sera difficile d’assurer une ventilation naturelle des modules, occasionnant des pertes de rendement supplémentaires en cas de chaleur élevée (En été par ex.).

Cependant, plusieurs études dont une en Suisse montrent que l’on observe un double effet de la température sur les modules souples.

Premier effet : Comme pour le silicium cristallin, on observe une perte de rendement bien que plus faible de part le caractère amorphe du silicium

Deuxième effet : l’augmentation de la température au niveau du module permettrait aux structures internes de se régénérer

La somme de ces deux effets montrerait que l’augmentation de la température aurait un impact très limité sur le rendement du panneau (voir serait positif). Attention, cependant au vieillissement accéléré lié aux échauffements cycliques trop importants.

Page 56: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 14 / 47

II.2.5 Tuiles Solaires On citera à titre anecdotique les tuiles solaires. De nombreux fabricants proposent des produits de ce type. Ces produits bien que nécessitant la mise en place d’une connectique abondante sont bien adaptés pour une intégration en habitat individuel. Leur intérêt est moins évident dans le cas des grands bâtiments de bureaux.

Ci-dessus et à droite, quelques produits existants sur le marché. Fabricants identifiés : - IMERYS (FR) - STAR UNITY (CH) - SOCIETE ENERGIE SOLAIRE (CH) - SOLAR CENTURY (GB) - …

Page 57: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 15 / 47

II.3 Onduleurs : L’onduleur a quatre fonctions principales :

Il permet de transformer le courant continu produit par les modules en un courant alternatif de caractéristiques (fréquence, forme, phase) conformes à celles du réseau. La tension en sortie de l’onduleur est imposée par le réseau.

Il délivre un signal de qualité (faible distorsion harmonique, composante continue, variation minime de la tension et de la fréquence) imposé par des normes.

Il protège les générateurs de variations anormales du courant, de la tension, de la fréquence et intègre le plus souvent une fonction anti-îlotage.

Il assure la recherche du point de puissance maximale pour que les modules travaillent de façon optimale.

Un MPPT (Maximum Power Point Tracking, ou recherche du point de puissance maximum) de qualité est essentiel pour atteindre un rendement correct du système. Actuellement plusieurs méthodologies existent, mais il n’y a aucune norme internationale. L’onduleur peut également assurer la surveillance du système et du réseau, stocker et transmettre des données. Associé à un système de stockage d’énergie, il peut assurer une fonction UPS (Uninterruptible Power Supply ou alimentation électrique secourue) pour alimenter un réseau secouru indépendamment du secteur. Le choix du ou des onduleurs en bonne adéquation avec les générateurs photovoltaïques installés est primordial pour garantir le fonctionnement correct de l’installation PV. En termes d’architecture, on distingue trois principales catégories de systèmes :

Les systèmes modulaires utilisant des onduleurs décentralisés ou individuels (on parle aussi de modules PV alternatifs) ,

Les systèmes centralisés n’utilisant qu’un seul onduleur de forte puissance, Les systèmes à onduleurs « string » ou « de rangée », comportant plusieurs

appareils de ce type alimentés par une série de modules PV.

II.3.1 Architecture à onduleur centralisé unique Dans une architecture à onduleur centralisé unique, l’ensemble des modules PV alimente un unique onduleur de forte puissance, via un boîtier de raccordement. Les modules sont arrangés en configuration série/parallèle de manière à offrir une tension compatible avec les caractéristiques de l’appareil (cf. Figure 2).

Page 58: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 16 / 47

Malgré un très bon rendement de conversion DC/AC (lié à l’étage élevé de tension d’entrée), le rendement énergétique de l’installation faiblit suite à des problèmes d’appariement des modules et d’ombrage partiel potentiel. De plus, la fiabilité du système repose entièrement sur l’onduleur, et toute panne conduit à une production nulle. Cette configuration nécessite un câblage important en DC (supportant tensions et courants relativement élevés) Aucune extension du champ PV n’est possible puisqu’on est limité par la taille de l’onduleur.

II.3.2 Architecture à onduleur string L’architecture à onduleur string est apparue sur le marché européen au milieu des années 90 comme solution pour les systèmes modulaires. Elle a été et est largement employée de par le monde y compris sur des installations photovoltaïques pouvant atteindre plusieurs mégawatts. Chaque onduleur est alimenté par plusieurs modules PV montés en série (cf. Figure 3). Pour les systèmes de puissance, plusieurs montages de ce type sont connectés en parallèle côté alternatif. Le regroupement des courants se fait du coté AC, Le principe est donc de former des unités (modules en série + onduleur) standardisées et de les multiplier pour constituer des systèmes PV. La production en grandes séries permet d’assurer une nette réduction des coûts, ce qui a favorisé l’essor de cette architecture.

=

~

Figure II-7 Architecture à onduleur centralisé unique

Page 59: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 17 / 47

Figure II-8 Architecture à onduleur string L’intérêt certain de cette architecture est de permettre une recherche séparée du point de puissance maximale pour chaque rangée, et donc assez précise. Les pertes par appariement des modules et par ombrage sont donc limitées (pertes par couplage série uniquement), ce qui conduit à un bon rendement du système. On limite également nettement le volume de câbles (courants plus faibles) et le nombre de boîtier de raccordement côté continu. La fiabilité est très bonne, grâce à la présence de plusieurs onduleurs en parallèle, car une panne locale ne met en défaut qu’une rangée de modules. Ils présentent aussi l’avantage de pouvoir être installés en extérieur (sur un toit par exemple) car ils disposent d’une protection de haut niveau. L’installation est extensible à tous moments puisqu’il suffit d’ajouter une ou plusieurs lignes de modules avec leurs onduleurs, en parallèle aux lignes déjà en place, pour atteindre, à coût correct, la puissance désirée par l’utilisateur. Ces appareils récemment sortis sur le marché ont en plus bénéficié des dernières avancées techniques (télésurveillance, communication, électronique de puissance) permettant un contrôle continu et précis, atteignant des rendements élevés (rendement maximal de 94 %, voire plus) et pouvant fonctionner dans une large gamme de températures. Le problème de point chaud en cas d’ombrage demeure au sein de la ligne de modules en série. De plus, la chaîne de modules ne doit pas être trop longue car cela peut devenir préjudiciable en cas de défaillance d’un module ou du câblage (surtout si les modules sont peu accessibles) car c’est toute la chaîne qui voit ses performances diminuer contrairement au concept onduleur central, et via des technologies bien maîtrisées car standardisées.

II.3.3 Onduleur multi-string Le concept d’onduleur multi-string est une évolution de la technologie “string” pour des installations PV à puissance plus élevée. En effet, on peut difficilement aller au-delà de 3 kWc par onduleur avec de purs onduleurs string à cause des hautes tensions atteintes (jusqu’à 600 V). Avec un onduleur de ce type, plusieurs rangées série de modules sont connectées à un onduleur centralisé, chacune via un convertisseur DC/DC (cf. Figure 4), assurant la recherche de puissance PV maximale de sa rangée associée, ce qui assure de meilleurs rendements énergétiques qu’avec un onduleur centralisé traditionnel.

= ~

= ~

= ~

= ~

= ~

Page 60: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 18 / 47

Figure II-9 Architecture à onduleur centralisé multi-string Cette solution allie les avantages de l’onduleur centralisé, à savoir un rendement de conversion élevé et un coût de l’onduleur correct, et de la configuration string, modularité par bloc (cf. Figure 5). L’avantage supplémentaire de ce concept est la maintenance simplifiée dû fait de la centralisation du convertisseur DC/AC et de la communication entre les convertisseurs pour la localisation de défaut au sein de l’installation. Cette topologie permet d’avoir des modules de technologies ou tailles différentes, d’ombrages différents et d’orientations différentes. A noter que le concept onduleur de rangée permet également les configurations ci-dessous d’association de modules. Cependant, plusieurs convertisseurs DC/AC sont mis en œuvre et donc redondants.

= =

= =

= =

= =

= =

=

~

Page 61: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 19 / 47

II.3.4 Produits commerciaux : On peu distinguer sur le marché deux grandes classes d’onduleur. - Onduleurs P<10 kWc - Onduleurs P>10 kWc Une analyse menée par les rédacteurs de la publication spécialisée Photon International à mis en évidence la suprématie actuelle du fabricant Allemand SMA sur la marché actuel. Les produits commerciaux se présentent sous la forme de boitiers tout intégrés comprenant à minima : - L’étage de conversion AC/DC - Le ou les MPPT (dans le cas d’onduleurs

Multistrings) - Les systèmes de protection (Anti ilotage

notamment) - Pour certains, l’interrupteur sectionneur obligatoire Dans la gamme de puissance inférieure à 10 kW, de plus en plus de constructeurs proposent des produits avec un degré de protection IP54 ou IP65, donc installables en extérieur. Compte tenu de la complexité grandissante des installations PV, les constructeurs proposent également des systèmes de monitoring / supervision éventuellement communicants. Ces systèmes permettent notamment de surveiller le productible de l’installation, d’identifier rapidement une sous production et de faciliter la recherche de pannes.

Fabricants Parts deMarché

GammePuissance (kWc)

Nbrmodèles

GammePuissance (kWc)

Nbrmodèles

SMA 470 0,78 - 8,25 20 106 - 1000 9FRONIUS 190 1,4 - 8,42 13 12,6 - 43 5SPUTNIK 120 2,0 - 6,0 5 22 - 300 8

KACO 108 1,58 - 5,73 11 26,2 - 34 3INGETEAM 62 2,62 - 5,35 7 10,8 - 105 10

CONERGY 60 1,4 - 4,95 9 40 - 280 6MASTERVOLT 55 1,2 - 7,2 5 x x

SIEMENS 50 1,8 - 6 6 27 - 1680 12

P < 10 kWc P > 10 kWc

MW Produit en 2006

0 100 200 300 400 500

SIEMENS

MASTERVOLT

CONERGY

INGETEAM

KACO

SPUTNIK

FRONIUS

SMA

Page 62: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 20 / 47

III. Intégration de la solution PV :

III.1 Identification des surfaces exploitables L’orientation idéale en France métropolitaine pour une production PV optimum est plein sud avec une inclinaison de l’ordre de 30° à 35° en fonction de la latitude. Cependant des surfaces d’orientation ou d’inclinaison différentes peuvent présenter des rendements tout à fait intéressants : Ceci est d’autant plus vrai en Europe du fait que la fraction du rayonnement diffus dans l’atmosphère est relativement importante (~50%). L’orientation n’a que peu d’importance pour ce type de rayonnement. Schématiquement : Détail pour la région de Lyon :

Dans le cadre d’une intégration à un bâtiment de bureau, Il en résulte néanmoins que les choix architecturaux initiaux sont cruciaux pour une intégration PV réussie. Notamment en ce qui concerne le design des façades. Il sera également vital de prendre en compte les effets des ombrages dus à ’environnement :

Immeubles voisins Cheminées Mobilier urbain Végétation Etc…

Remarque : Concernant la prime à l’intégration, d’un point de vue technique et dans l’objectif de maximiser le productible d’un bâtiment, il est possible de créer une installation comprenant plusieurs types de générateurs, certains intégrés, donc ouvrant droit à la prime à l’intégration et d’autre non intégrés donc n’ouvrant pas droit à la prime (toiture terrasse et intégration façade par ex.). Il conviendra de trouver une solution avec les institutions chargées de la qualification à la prime à l’intégration pour traiter ces cas particuliers.

70%

OE

S

100%

90%

95%

65%

50%

80%

95%

65%

Page 63: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 21 / 47

III.2 Architecture électrique

Une des contraintes prioritaire dans la conception de l’architecture électrique du système PV sera la protection des personnes pendant l’installation, l’exploitation et la maintenance. On notera qu’il n’est pas possible de couper la tension issue des générateurs PV pendant la journée. Des mesures particulières sont donc à appliquer à ce type d’installation. D’une manière générale, la manipulation de courants continus à tension relativement élevée (~ 150V à 800V) n’est pas aisée. Les appareils de distribution électrique (Disjoncteur, contacteurs, relais etc.) disponible sur le marché étant très majoritairement conçus pour les installations en courant alternatif dans des tensions communes (240V en monophasé, 400V en triphasé pour l’Europe). Il conviendra donc de minimiser la distance entre les champs PV et les onduleurs.

III.2.1 Sujétions électriques et sécurité des personnes et des biens Les sujétions électriques associées à une installation photovoltaïque sont constituées par les éléments suivants (indispensable ou optionnel)

- Câblage DC (intérieur et extérieur) - Boites de jonctions - Boitier de raccordements généraux - Armoire divisionnaire AC - Câblage AC - Monitoring (optionnel)

Une installation photovoltaïque doit répondre à la norme NFC 15-100 concernant les « installations électriques basse tension » Depuis aout 2008, la norme qui ne traitait pas spécifiquement des installations photovoltaïque, a été amendée par le guide pratique UTE -C 15-712 qui défini les règles d’installations des systèmes photovoltaïque.

=

~

BJ

BJ

BJ

BRG

BJ

BJ

BRG = ~

STRING 1

STRING 2

BJ

BJ

BRG = ~

STRING 1

STRING 2

BJ

BJ

BRG = ~

STRING 1

STRING 2

TOITURE

TERRASSE

ONDULEUR

MULTISTRING

ARMOIRE

DIVISIONNAIRE

AC

COMPTAGE

BRISE SOLEIL

ALLEGES

Page 64: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 22 / 47

Bien que très complet, ce texte précise néanmoins quelques aspects techniques qui font actuellement débat. C’est notamment le cas de l’interdiction de raccorder l’une ou l’autre des polarités du circuit à courant continu à la terre (Article 5.1.2 page 5 « Aucune polarité du coté installation courant continu ne doit être reliée à la terre. »). Or la mise à la terre d’une des polarités du circuit DC est exigée par certains fabricants de modules photovoltaïques. Aussi, afin de permettre l’utilisation de modules photovoltaïques nécessitant la mise à la terre d’une des polarité DC, l’UTE a publié en juin 2009 une fiche d’interprétation (Interprétation du Guide UTE 15-712 F1 Article 5.1.2) permettant la mise à la terre moyennant la mise en place de dispositifs assurant un niveau de sécurité équivalent pour les personnes, notamment l’utilisation d’onduleurs avec transformateur. En complément, les bureaux d’études et maitres d’œuvres peuvent s’appuyer sur le guide ADEME du 01/12/2008 « Générateur photovoltaïques raccordés au réseau, spécifications techniques relatives à la protection des personnes et des biens » Remarque importante concernant la sécurité: A la date de rédaction du présent rapport, des discussions ont lieu entre experts et Direction de la Sécurité Civile dans l’objectif de renforcer les règles de sécurité des installations photovoltaïques. Effectivement, le caractère non interruptible de ce type de générateur amène à s’interroger sur des dispositions complémentaires aux guides existants. Ci-dessous un extrait des mesures en cours de discussion (extrait du « relevé des avis de la réunion du 5 novembre 2009 de la sous commission permanente de la Commission Centrale de Sécurité » / DSC/SDGR/BRIRVC). Ce document concerne pour l’instant les ERP :

Article 4 : Toutes les dispositions sont prises pour éviter aux intervenants des services de secours tout risque de choc électrique au contact d’un conducteur actif de courant continu sous tension. Cet objectif peut notamment être atteint par l’une des dispositions suivantes par ordre de préférence décroissante :

- Un système de coupure d’urgence de la liaison DC est mis en place, positionné au plus près de la chaine photovoltaïque, piloté à distance depuis une commande regroupée avec le dispositif de mise hors tension du bâtiment.

- Les câbles DC cheminent en extérieur (avec protection mécanique si accessibles) et pénètrent directement dans chaque local technique onduleur du bâtiment.

- Les câbles DC cheminent à l’intérieur du bâtiment jusqu’aux locaux techniques onduleurs et sont placés dans un cheminement technique protégé, situé hors des locaux à risques techniques particuliers, et de degré coupe feu égal au degré de stabilité au feu du bâtiment, avec un minimum de 30 mn.

- Les câbles DC cheminent uniquement dans le volume ou se trouvent les onduleurs. Ce volume est situé à proximité immédiate des modules. Il n’est accessible, ni au public, ni au personnel ou occupants non autorisés. Le plancher bas de ce volume est stable au feu du même degré de stabilité au feu du bâtiment avec un minimum de 30 mn

Article 6 : Un cheminement d’au moins 50 cm de large est laissé libre autour du ou des champs PV installés en toiture. Celui-ci permet notamment d’accéder à toutes les installations techniques du toit (Exutoires, climatisation, ventilation, visite …) Articles 8 : lorsqu’il existe, le local technique onduleur a des parois de degré coupe feu égal au degré de stabilité au feu du bâtiment avec un minimum de 30 mn Article 9 : Sur les plans du bâtiment destinés à faciliter l’intervention des secours, les emplacements du ou des locaux techniques onduleurs sont signalés Article 10 : Le pictogramme du risque photovoltaïque est apposé :

- A l’extérieur du bâtiment à l’accès au secours - Aux accès aux volumes et locaux abritant les équipements techniques relatifs à

l’énergie photovoltaïque - Sur les câbles DC tous les 5m

Page 65: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 23 / 47

Article 11 : Sur les consignes de protection contre l’incendie, sont indiqués la nature et les emplacements des installations photovoltaïque (toitures, façades, fenêtres…)

III.2.2 Raccordement réseau et comptage de l’énergie produite Deux options sont possibles pour le raccordement au réseau public de distribution :

Vente du surplus (autoconsommation) Le système photovoltaïque est raccordé sur le réseau électrique interne du bâtiment. Lorsque la puissance instantanée appelée par le bâtiment est supérieure à la puissance délivrée par les onduleurs, la production est autoconsommée. Dans le cas contraire, lorsque la puissance délivrée par les onduleurs est supérieure à la puissance instantanée appelée par le bâtiment, le surplus d’énergie est injecté sur le réseau de distribution. L’excédent d’énergie produit étant injecté dans le réseau de distribution, deux compteurs disposés tête-bêche situés dans la concession permettent de comptabiliser l’énergie achetée et vendue par le distributeur. Avantages :

- Simplicité de raccordement - Frais de raccordement au réseau limités - Possibilité de raccorder des installations photovoltaïques sur des clients alimentés en HTA

Inconvénients : - Ne permet pas de bénéficier du tarif d’achat pour la totalité de la production

Vente de la totalité de la production

Le système photovoltaïque est raccordé directement sur le réseau de distribution par le biais d’un point de livraison spécifique. Le gestionnaire du réseau de distribution doit donc fournir un nouveau point de livraison dédié à l’installation photovoltaïque. Ce nouveau point de livraison se compose de deux compteurs disposés tête-bêche (un compteur de production et un compteur de non-consommation) et d’un disjoncteur de branchement (AGCP). L’intégralité de l’énergie solaire produite est vendue au distributeur. Dans ce cas, le compteur de non-consommation est destiné à éviter qu’un consommateur ne branche entre le point de raccordement et l’onduleur un récepteur pour un usage nocturne. Avantage :

- Permet de bénéficier du tarif d’achat pour la totalité de la production Inconvénients :

- Frais de raccordement au réseau pouvant être important en comparaison du coût de l’installation photovoltaïque, notamment pour les clients alimentés en HTA ne disposant pas d’un point de livraison BT.

Page 66: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 24 / 47

Suivant si l’installation électrique du producteur est déjà existante ou non et si les entités juridiques de production et de soutirage sont identiques ou non, le schéma de raccordement prescrit par le gestionnaire du réseau sera différent. La Figure III-1 ci-dessous représente les différents types de raccordement possible pour un raccordement à injection totale. Figure III-1 Schéma de connexion au réseau pour la revente de la totalité de la production

Page 67: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 25 / 47

Domaine de tension de raccordement Le domaine de tension de raccordement est déterminé selon la puissance de production maximale.

- Au delà de 250 KWc HTA (Limite haute à 12 MWc) - De 18 kWc à 250 kWc BT Triphasé - De 0 à 18 kWc BT monophasé ou triphasé

Si le fonctionnement de la centrale raccordée à un départ dédié n’est pas marginal (puissance installée apparente nominale > 25 % de la puissance apparente nominale du transformateur HTB/HTA auquel est relié le départ HTA du producteur).

• le gestionnaire de l’installation doit, à la demande du gestionnaire de réseau, lui communiquer le programme de fonctionnement prévu. • Possibilité d'installer chez le producteur un dispositif de communication permettant d’échanger des informations d’exploitation.

Si le fonctionnement de la centrale raccordé à un départ non dédié n’est pas marginal (puissance maximale active > 25 % de la charge maximale du départ).

• le gestionnaire de l’installation doit, à la demande du gestionnaire de réseau, lui communiquer un programme de fonctionnement prévu, • et installer un dispositif de communication permettant d’échanger des informations d’exploitation, notamment celles permettant de connaître l’état de fonctionnement de la centrale (puissance active et réactive) et éventuellement de connaître l’état du réseau (valeur de la tension).

La périodicité, le contenu et le délai de préavis du programme de production sont déterminés par accord entre les deux parties

Page 68: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 26 / 47

III.3 Processus d’intégration de la solution : Il n’existe pas de normes nationales ou internationales traitant de l’architecture des systèmes photovoltaïques connectés au réseau. Les documents normatifs existants traitent principalement des aspects sécurité, câblage, mise à la terre, qualité du signal, anti-ilotage etc. L’architecture du système électrique pouvant avoir des incidences importantes sur le nombre, le type et la disposition des modules, et donc l’intégration, celle-ci est à prendre en compte dès l’intégration architecturale. Il est indispensable :

- De traiter séparément les champs présentant des orientations, des technologies ou des ombrages différents.

- De prévoir des locaux techniques (ou des emplacements) pour l’intégration des onduleurs au stade de la conception architecturale du bâtiment

- D’envisager les cheminements de câbles en tenant compte des règlements en vigueurs et à venir (particulièrement en ce qui concerne les cheminements DC, i.e. § III.2.1)

On notera cependant qu’il existe des onduleurs intégrant plusieurs MPPT permettant de relier des champs PV de caractéristiques différentes. Les locaux à prévoir doivent être correctement ventilés pour pouvoir assurer le refroidissement des appareils. Par ailleurs, les appareils de certains constructeurs peuvent s’avérer bruyants. On notera également que certains appareils possèdent des degrés de protection suffisants (IP65) pour être installés en extérieur (en toiture terrasse par exemple). Exemple de dimensions à prévoir, espace de ventilation non compris : Taille du champ Dimension onduleur Masse onduleur Type de coffret Voltage 6 à 10 kWc : 0,6 x 0,6 x 0,3 ~ 60 Kg Installation murale 240V 50 Hz 40 kWc 0,6 x 0,6 x 2,4 ~ 250 Kg Armoire électrique 400 V 50 Hz 100 kWc 1,3 x 1,9 x 0,8 ~ 925 Kg Armoire électrique 400 V 50 Hz 175 kWc 2 x 2,2 x 0,85 ~ 1450 Kg Armoire électrique 400 V 50 Hz 400 kWc 2,4 x 2,2 x 0,85 ~ 2800 Kg Armoire électrique 400 V 50 Hz Les chiffres ci-dessus sont donnés à titre indicatifs et sont variables en fonction des constructeurs et des modèles envisagés. Prévoir la circulation éventuelle autour des armoires. Dans le cas des boitiers muraux, prévoir un espace de 0,4m environ autour des boitiers pour la ventilation. Prévoir également un volume supplémentaire pour les sujétions électriques diverses tels que les systèmes de comptage, les éventuelles armoires divisionnaires AC, les systèmes de monitoring. Il conviendra de prendre en compte :

Une bonne accessibilité pour la maintenance. Le refroidissement correct des appareils. Les nuisances sonores pouvant être générées par les appareils de certains fabricants.

Page 69: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 27 / 47

Ci-dessous une proposition schématique de la démarche souhaitable pour l’intégration photovoltaïque : L’objectif est d’intégrer la réflexion sur l’intégration du PV dès la phase Esquisse, de manière à minimiser le coût d’intégration et à ne pas subir de points bloquants tels que

- l’absence d’espace pour les onduleurs et autres sujétions électriques - des cheminements impossibles ou inadaptés - une intégration incompatible avec les règlements de sécurité en vigueur ou à venir - un ombrage pénalisant pour la production - un système d’intégration ne permettant l’accès aux tarifs de rachat les plus

intéressants d’un point de vue financier En phase APD, l’intervention d’un bureau d’Etude ou d’un consultant spécialiste du PV sera souhaitable.

APS

Architecture

Electrique PV

Conception

Architecturale

Bâtiment

Identification

Surfaces PV

Utilisables

Détermination

Incidences

Techniques

•Souhaits MOA

N+1

Ou

N+2

•APD •DCE Installation

Page 70: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 28 / 47

IV. Base Algorithmique Souhaits du coordinateur du projet :

Disposer d’algorithmes pouvant potentiellement être intégrés au logiciel CLIMAWIN de manière à fournir à l’utilisateur un outil de pré-dimensionnement de l’installation PV associée au nouveau bâtiment et de vérifier la pertinence de celle-ci.

Utilisation de la base de donnée météo du CSTB comprenant les données d’ensoleillement sur 7

localisations géographiques (Agen, Carpentras, La Rochelle, Macon, Nice Rennes, Trappes). Cette base de données est une base horaire sur une année complète et comporte, notamment, les données suivantes : o Drp : composante directe du rayonnement solaire atteignant la surface, o Dfp : composante diffuse du rayonnement solaire atteignant la surface, o Rrp : composante réfléchie du rayonnement solaire atteignant la surface o Te : Température ambiante o γ : hauteur du soleil o ψ : Orientation du soleil par rapport au sud Ces données sont issues de la Réglementation Thermique 2005 (Th-CE 2005 V7.3) On se reportera à l’article 11.2 de cette réglementation pour le calcul des rayonnements incidents sur une surface donnée

Pour les études très amonts du projet de bâtiment, disposer de ratios de productible potentiel

o Brise Soleil (kWh / an, par mètre linéaire de façade et par étage) o Allèges (kWh / an, par mètre carré de façade utilisable pour l’intégration) o Sheds en terrasse (kWh / an, par mètre carré de surface de terrasse) o Sur toiture PV au dessus de la terrasse (kWh / an, par mètre carré de surface de terrasse) o Membranes PV (kWh / an, par mètre carré de surface de terrasse) Ces ratios de productibles seront utilisés pour déterminer des ratios de productible potentiel en kWh équivalent pétrole par m² de SHON (Surface habitable hors œuvre net)

Les travaux réalisés par le CEA dans le cadre de l’étude sont les suivants :

- Base algorithmique détaillée comportant notamment 2 méthodes de prise en compte des ombrages

- Mise en œuvre des algorithmes sous tableur afin de vérifier la validité des données de sortie et la comparaison avec d’autres estimateurs

- Utilisation de ces tables de calcul pour déterminer les ratios de productible Ces travaux sont détaillés dans les paragraphes ci après.

Page 71: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 29 / 47

IV.1 Base algorithmique détaillée Au stade de la conception architecturale du bâtiment, les choix techniques détaillés n’étant pas encore effectués, il n’est pas possible de mettre en place des modèles précis. Ces choix concernent :

- La technologie exacte et le fabricant des modules constituant les différents champs PV - L’assemblage des chaines de modules constituant les générateurs. (En fonction des

ombrages potentiels, le BE spécialisé qui va réaliser l’étude définitive peut décider d’un assemblage des chaines particulier permettant d’optimiser la production)

- Le choix du ou des onduleurs (type et fabricant) - Le type d’Intégration permettant ou non la ventilation naturelle des générateurs.

Le modèle proposé sous entend de disposer des données d’entrée suivantes :

- Eclairement incident dans le plan du module (Direct + Diffus + Indirect) - Température ambiante à proximité des matériaux intégrant des éléments PV - Pourcentage de la surface PV ombrée en fonction du temps, le cas échéant

IV.1.1 Détermination du productible potentiel. La puissance électrique instantanée fournie par les modules PV est donnée par la relation suivante :

Puissance électrique instantanée : globalPVPV QStHtP 1)()( Avec :

Ppv(t) Puissance électrique générée [W] H(t) irradiation incidente dans le plan des modules [W/m²] Spv la surface disponible de modules PV [m²] Q Niveau de transparence de la surface PV [ ] global rendement global du système photovoltaïque [ ]

Le facteur Q concerne l’utilisation de modules semi-transparents qui sont caractérisés par le taux d’occupation des cellules sur la surface disponible (1-Q) donné en pourcentage.

Avec: cablageégrationonduleurulesetempératurombrageconversionglobal T intmod

Silicium mono cristallin : conversion = 0.125

Silicium poly cristallin : conversion = 0.115

Silicium amorphe : conversion = 0.055 Les valeurs ci-dessus sont les moyennes constatées annoncées par les constructeurs. Ce paramètre devrait être laissé réglable par l’utilisateur en cas de choix préalable d’une technologie particulière dont le rendement de conversion est identifié. L’énergie produite est donnée par intégration sur la période de temps considérée:

Energie produite sur la période : dttPTPériodeET

pvPV 0

)()_(

Page 72: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 30 / 47

IV.1.2 Détermination des pertes dues aux ombrages.

IV.1.2.1 Méthode 1 :

La détermination des pertes dues aux ombrages est un des points les plus délicats de l’estimation du productible d’une installation PV. Ces pertes sont effectivement très dépendantes de l’architecture électrique choisie ainsi que de la technologie des modules PV et de la qualité des MPPT intégrés dans les onduleurs. Le tableau ci-dessous concerne une expérimentation qui a été réalisée à l’INES et représente les effets d’ombrages divers sur 2 champs PV de taille réduite avec 2 architectures électriques différentes. Les courbes représentent la puissance Pdc = f(Vdc). Le point de puissance maximum recherché en temps réel par le MPPT est le sommet de la courbe (point noir) Architecture

Type

d’ombrage

VDC

IDC

+-

+-IDC

VDC

Ombre1 0 50 100 150 200 250 300 350 400

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

X: 286.3

Y: 990

Vdc (V)

Pdc (

W)

X: 281.6

Y: 953.8

0 20 40 60 80 100 120 1400

100

200

300

400

500

600

700

X: 94.65

Y: 657.8

Vdc (V)

Pdc (

W)

X: 90.29

Y: 646.2

Ombre2

0 50 100 150 200 250 300 350 4000

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

X: 286.5

Y: 982.6

Vdc (V)

Pdc (

W)

X: 247.1

Y: 859.3

X: 321.6

Y: 15.67

0 20 40 60 80 100 120 140

0

100

200

300

400

500

600

700

X: 98.17

Y: 642.4

Vdc (W)

Pdc (

W)

X: 68.67

Y: 454.9

Page 73: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 31 / 47

Ombre3 0 50 100 150 200 250 300 350 400

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Vdc (V)

Pdc (

W)

X: 219.4

Y: 754.2

X: 285.9

Y: 968.4

0 20 40 60 80 100 120 1400

100

200

300

400

500

600

700

X: 94.55

Y: 626.9

Vdc (V)

Pdc (

W)

X: 93.15

Y: 396.4

Ombre4 0 50 100 150 200 250 300 350 400

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

X: 287.3

Y: 967.4

Vdc (V)

Pdc (

W)

X: 231.4

Y: 790

0 20 40 60 80 100 120 1400

100

200

300

400

500

600

700

X: 94.37

Y: 637.8

Vdc (V)

Pdc (

W)

X: 79.67

Y: 530.6

Ombre5 0 50 100 150 200 250 300 350 400

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Vdc (V)

Pdc (

W)

X: 285.9

Y: 952.4

X: 177.5

Y: 605.4

0 20 40 60 80 100 120 1400

100

200

300

400

500

600

700

Vdc (V)

Pdc (

W)

X: 95.03

Y: 618.6

X: 98.91

Y: 430.6

Ombre6 0 50 100 150 200 250 300 350 400

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Vdc (V)

Pdc (

W)

X: 284.9

Y: 943.3X: 289.7

Y: 786.5

0 20 40 60 80 100 120 140

0

100

200

300

400

500

600

700X: 98.09

Y: 602.8

Vdc 'V)

Pdc (

W)

X: 99.12

Y: 560.1

Cette étude a mis en évidence la complexité du comportement d’un champ PV subissant un ombrage partiel, ainsi que les différences de comportement d’une architecture électrique à l’autre. De plus, il apparaît notamment que les pertes par ombrage ne sont pas proportionnelles à l’étendue de la surface ombrée.

Page 74: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 32 / 47

Dans le cadre du projet CLIMHYBU, et compte tenu des contraintes évoquées en début de paragraphe IV.1, il est décidé d’adopter un modèle simplifié qui pourra être utilisé dans le cas ou le pourcentage de surface ombrée est connu en fonction du temps.

2)(1 tOmbombrage

Avec Omb(t) = Pourcentage de la surface ombrée en fonction du temps [ ].

IV.1.2.2 Méthode 2 :

Dans l’hypothèse où les modifications du logiciel de calcul CLIMAWIN ne permettent pas de générer le pourcentage de surface ombrée sur les champs PV en fonction du temps (Omb(t) ) , il convient de disposer d’une méthode alternative s’affranchissant de cette donnée d’entrée mais prenant tout de même en compte les masques proches (Immeubles avoisinants, végétation, pylônes etc…) Le CEA INES a développé une méthode estimative fonctionnant sur le principe suivant :

- Découpage de la voute céleste en secteur de 10°par 10° - Calcul de la contribution relative de chaque secteur à l’éclairement direct et diffus - Transformation de la contribution relative en coefficient d’ombrage pour chaque secteur

(matrice 9x36) - Relevé de la matrice des masques d’ombrage (matrice 9x36) - Produit d’Hadamard des 2 matrices (coefficient à coefficient) - Le coefficient d’ombrage global étant donné par la relation ci-après. - Ce coefficient de perte par ombrage est appliqué au productible global annuel.

1001 ,,

jijiombrage

MO

Avec :

O(i,j) Matrice 9x36 des coefficients d’ombrage [ ] M(i,j) Matrice 9x36 des masques d’ombrage (0 ou 1) [ ] (1 = ombre, 0 pas d’ombre)

Les données d’entrée pour le calcul de la contribution des secteurs sont les données d’irradiance moyenne en fonction de la localisation géographique issue de la base de données européenne ESRA.

Dans le cadre du projet, le CEA INES fournira 7 matrices de coefficients d’ombrage correspondants aux 7 localisations géographiques de la base de données météo du CSTB. Exemple d’application : Installation HESPUL « Soleil Marguerite »

Données ESRA

(566 st météo)

Modèle INES

Sous Matlab Tableaux

coefficients D’ombrage

Page 75: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 33 / 47

Le tableau ci-dessus représente la matrice des masques d’ombrage

Le tableau ci-dessus représente la demi-matrice des coefficients d’ombrage. L’application de la relation xx nous donne un coefficient d’ombrage de 0,87563 Remarque importante : Le coefficient d’albédo intervient dans l’algorithme de calcul de la matrice des coefficients d’ombrage. Pour l’application, l’albédo choisi est de 0,2 (~cultures) Bien que l’incidence de l’albédo soit minimale dans le calcul compte tenu de la précision souhaitée, dans l’hypothèse d’un albédo très particulier (neige fraiche par exemple, soit 0,75 à 0,9), cette méthode introduirait une légère erreur.

IV.1.3 Prise en compte de la température des modules. La puissance crête des modules est donnée par les constructeurs dans les conditions de test standards (STC) conformément à la norme NF EN 612 15 Les STC correspondent aux paramètres suivants : 1000 W/m², 25°C, 1m/s de vent parallèle au module. Cependant, ces conditions ne sont quasiment jamais réunies en utilisation réelle et à fortiori en utilisation intégrée au bâti. Typiquement, au niveau d’un module intégré au bâti, il n’est pas rare de mesurer des températures entre 70°C à 80°C à 1000 W/m² d’irradiation solaire. Il convient donc de prendre en compte les variations de rendement de conversion en fonction de la température. Pour ce faire, le modèle NOCT sera utilisé

CtTmTmetempératur )25(1 Avec :

Tm Température de fonctionnement des modules PV [°C] Ct Coefficient de perte de puissance en fonction de la température: [ ]

o Pour les modules cristallins : Ct = -0,45% / °C = -4,5.10-3 o Pour les modules amorphes : Ct = -0,2 % / °C = -2.10-3

IV.1.3.1 Détermination de la température de fonctionnement des modules Tm

80020

NOCTGaTaTm

Avec :

80 90 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,07570 80 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,07560 70 1,128 1,168 1,229 0,993 0,666 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,07550 60 1,155 1,169 1,205 1,082 1,246 1,526 0,916 0,08 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,07540 50 1,467 1,3 0,735 1,05 0,83 1,074 1,086 1,298 0,199 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,07530 40 1,032 0,901 1,277 0,872 1,144 0,679 0,752 0,719 0,939 0,196 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,07520 30 0,991 0,998 0,78 0,837 0,66 0,664 0,575 0,423 0,466 0,471 0,112 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,07510 20 0,075 0,26 0,487 0,628 0,416 0,407 0,315 0,303 0,187 0,186 0,133 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,0750 10 0,075 0,075 0,075 0,075 0,19 0,169 0,152 0,118 0,105 0,081 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075 0,075

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 17010 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

80 90 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 070 80 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 060 70 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 050 60 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 040 50 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 130 40 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 120 30 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 110 20 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

h ombr= 0,87563

Page 76: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 34 / 47

Tm Température de fonctionnement des modules PV [°C] Ta Température ambiante [°C] Ga Irradiance incidente dans le plan des modules [W/m²] NOCT Normal Operating Cells Temperature selon CEI 61215 [°C]

NOCT moyen des modules du commerce ~ 45°C (Sous 800W/m² ; 20°C ambiant ; 1m/s de vent parallèle au module)

IV.1.3.2 Pertes due à la méthode d’intégration

Dans le cas d’une intégration avec face arrière des modules non ventilées, il convient d’introduire un coefficient de pertes supplémentaire correspondant à une élévation de la température par rapport au modèle simplifié présenté au §IV.1.3.1. Effectivement, le modèle simplifié est basé sur la NOCT dans le cas d’une ventilation sur les 2 faces du module. Compte tenu de l’état actuel des connaissances, et de la précision souhaitée du modèle, le coefficient de perte retenu est fixé à 13% hintégration= 0,87 Pour une intégration de type sheds en toiture terrasse, ces pertes sont estimées à 7% hintégration= 0,93

IV.1.4 Prise en compte des pertes dues à l’architecture électrique.

IV.1.4.1 Pertes dues à l’onduleur :

943,0onduleur 0,943 correspondant au rendement européen moyen des onduleurs des principaux constructeurs Pour mémoire, le rendement européen est calculé de la manière suivante à partir des rendements mesuré à charge partielle (en application de l’état de l’art):

%100%50%30%20%10%5 20,048,010,013,006,003,0 euro Effectivement le rendement d’un onduleur donné n’est pas constant en fonction de la puissance de fonctionnement. Cette méthode permet de pondérer les différents rendements mesurés sur l’onduleur en fonction de la probabilité de fonctionner à ce niveau de puissance (compte tenu de la variabilité de l’irradiance solaire).

IV.1.4.2 Pertes dues au câblage

Ce paramètre permet de prendre en compte la complexité du câblage DC (Onduleur centralisé éloigné des modules PV par rapport à des onduleurs distribués installés à proximité des modules PV) et AC (Distance par rapport au point de comptage) Compte tenu de l’état actuel des connaissances, et de la précision souhaitée du modèle, les coefficients de perte retenus sont fixés à 3 niveaux en considérant des câblages simples, moyennement complexes ou complexes.

Câblage simple : cablage = 0,97

Câblage moyen : cablage = 0,96

Câblage complexe : cablage = 0,95

Page 77: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 35 / 47

IV.1.5 Prise en compte du vieillissement des modules : Pour mémoire, les modules PV standards sont constitués à peu près tous de la même manière : Il s’agit d’un sandwich Verre / EVA / Cellules / EVA / Tedlar. Les premières installations photovoltaïques sont relativement anciennes (les années 70), ce qui permet d’avoir un retour d’expérience important sur le vieillissement des modules PV. Ceci d’autant plus que les premières installations était majoritairement des systèmes autonomes et parfois installés en conditions difficiles (mer, montagne, etc.) Les principales causes du vieillissement sont les suivantes:

- Dégradation de la connectique interne et externe impliquant une augmentation de la résistance série

- Dégradation de l’encapsulant aux UVs (EVA, PVB, etc.) impliquant un brunissement de celui-ci et/ou une délamination des modules

- Points chauds dus aux pannes de cellules, aux ombrages partiels, aux boites de connexion en face arrière

- Dégradations des matériaux de face arrière impliquant une pénétration d’humidité et aggravant la dégradation de la connectique

A ce jour, bien que de nombreux laboratoires travaillent sur le sujet, il n’existe pas encore de méthode fiable de vieillissement accéléré. Il existe cependant des textes normatifs concernant la qualification et la conception des modules photovoltaïque pour application terrestre :

- NF EN 61215 (pour les modules Polycristallins) - NF EN 61246 (Pour les modules à couches minces)

Certains constructeurs appliquent cependant des tests complémentaires leur permettant d’apporter une garantie importante pour leur produit :

- Cyclage thermique + circulation de courant électrique - Exposition à une chaleur humide - Cyclage Humidité-Gel - Charge mécanique dynamique et statique - UV + chaleur

Les garanties constructeurs usuellement rencontrées sur le marché sont les suivantes (Source: Base de données modules de Photon International)

- 10 à 12 ans : puissance garantie à 90% de la puissance initiale sortie d’usine - 20 à 25 ans : puissance garantie à 80% de la puissance initiale sortie d’usine

Soit une perte de rendement d’environ 1% par an. Dans le cadre de CLIMHYBU, nous proposons de retenir le calcul suivant :

nnvieill 01,01 Avec : n = Années d’utilisation.

Page 78: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 36 / 47

IV.2 Validation de la base algorithmique : Il est rappelé que l’ensemble des algorithmes proposé au § IV.1 n’ont pas pour vocation de constituer un modèle très précis. L’objectif est de disposer d’un modèle pouvant être implanté aisément dans un logiciel de calcul de pré-dimensionnement thermique de bâtiment. Afin de vérifier que les ordres de grandeur de productibles potentiels obtenus sont réalistes, nous nous proposons de comparer les résultats avec les données fournies par l’estimateur Photovoltaic Geographical Information System (PVGIS), accessible en ligne sur le site du Joint Research Center Institute for Renewable Energy de la commission Européenne. http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/ Cet estimateur fonctionne avec notamment :

- Les données d’irradiation mesurées ou interpolées pour 566 stations météorologiques collectées dans le cadre du projet European Solar Radiation Atlas (ESRA)

- Des données géographique (élévation, nature des sols) issues de bases de données européennes ou autres.

- Des données sur la turbidité de L’air A ces données sont appliqué des algorithmes de calcul d’irradiation locale et d’interpolation spatiale et enfin de calcul de productible électrique. Utilisation de PVGIS : Les données d’entrées à saisir sont les suivantes :

- Type de techno PV - Puissance crête - Type de montage (BIPV ou free standing) - Orientation et inclinaison - Localisation géographique. (La maille des données d’irradiation interpolées est de 1 km)

Page 79: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 37 / 47

Les données de sortie sont les suivantes : Location: 45°38'34" North, 5°52'26" East, Elevation: 235 m a.s.l., Nominal power of the PV system: 1.0 kW (crystalline silicon) Estimated losses due to temperature: 8.9% (using local ambient temperature) Estimated loss due to angular reflectance effects: 2.6% Other losses (cables, inverter etc.): 14.0% Combined PV system losses: 23.7% Ed: Average daily electricity production from the given system (kWh) Em: Average monthly electricity production from the given system (kWh) Hd: Average daily sum of global irradiation per square meter received by the modules of the given system (kWh/m2) Hm: Average sum of global irradiation per square meter received by the modules of the given system (kWh/m2)

Fixed system: inclination=35°, orientation=0° Month Ed Em Hd Hm Jan 1.55 48.1 1.89 58.5 Feb 2.09 58.6 2.57 71.9 Mar 3.33 103 4.23 131 Apr 3.69 111 4.79 144 May 3.74 116 5.00 155 Jun 4.10 123 5.59 168 Jul 4.41 137 6.06 188 Aug 4.25 132 5.82 180 Sep 3.66 110 4.85 145 Oct 2.57 79.7 3.33 103 Nov 1.64 49.3 2.03 61.0 Dec 1.33 41.1 1.62 50.4 Yearly average 3.03 92.3 3.99 121 Total for year 1110 1460

Avec cet estimateur, il est également possible d’obtenir des estimations d’irradiation en moyenne mensuelle ainsi que des estimations d’irradiation journalière au pas ¼ horaire en moyenne mensuelle. Ceci nous permettra de procéder aux comparaisons des algorithmes de calcul du productible PV du modèle CEA-INES.

Page 80: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 38 / 47

IV.2.1 Comparaison directe des prévisions de productible : Les comparaisons ont été effectuées pour les 7 localisations géographiques des données de la base CSTB et pour quatre combinaisons d’orientation et d’inclinaison :

- Inclinaison 35° / Orientation plein sud (0°) - Inclinaison 70° / Orientation sud-ouest (15°) - Inclinaison 20° / Orientation sud-est (-20°) - Inclinaison 90° / Orientation sud-est (5°)

Les comparaisons ont été effectuées pour 2 types de technologie de module :

- Silicium cristallin - Couche mince.

Effectivement, à la date où ont été effectués ces essais, l’estimateur PVGIS ne distinguait que ces deux familles de technologies. Les paramètres de la technologie silicium poly cristallin a été utilisée dans le modèle CEA INES pour cette comparaison. Le graphique ci-dessous représente la méthode de comparaison utilisée : En haut du graphique la méthode de calcul de PVGIS En bas la méthode de calcul développée dans le cadre de CLIMHYBU

Paramètres du modèle CEA INES utilisé pour la comparaison : Paramètres Technologie

Cristalline Technologie Couches Minces

Albedo 0,2 0,2 NOCT (°C) 45 45 Ct (%/°C) -0,45% / °C -0,2 % / °C Rond 0,943 0,943 Rcablage 0,96 0,96 Rtechnologie 0,115 0,055 Rintégration 0,93 0,93

Paramètre PVGIS utilisés pour la comparaison :

- Technologie silicium cristallin - Estimated power-losses 14%

R.Sun S.vol.rst a.surf.rst

Calcul Productible

Irradiation Plan incliné

(Daily Average15mn)

Données ESRA (566 st météo)

Données CSTB (5 sites)

Méthode TH-Ce

Irradiation Plan incliné

(h/h)

Modèle INES

kWh /an

kWh /an

Page 81: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 39 / 47

- Résultat de la comparaison pour les générateurs en techno silicium cristallins :

Orientation I 35° / O 0° I 70° / O 15° I 20° / O -20° I 90° / O -5° Ecart type par orienta.

Localisation Nice 1,74% 2,39% -0,95% -3,01% 2,16% Macon -1,48% -0,87% -3,59% -5,96% 2,00% Trappes 3,67% 5,71% 1,42% 1,10% 1,87% Carpentras -0,91% 0,26% -3,02% -3,85% 1,63% Agen -0,85% -0,23% -2,98% -3,47% 1,37% Rennes 5,29% 5,68% 3,00% 2,76% 1,31% La Rochelle 2,73% 3,12% 1,17% 0,88% 0,96%

Ecart type Par localis. 2,42% 2,52% 2,41% 2,98%

Résultats de la comparaison pour les générateurs en techno couche mince :

Orientation I 35° / O 0° I 70° / O 15° I 20° / O -20° I 90° / O -5° Ecart type par orienta.

Localisation Nice -3,10% -2,17% -5,27% -7,50% 2,06% Carpentras -5,14% -3,75% -7,47% -7,85% 1,68% Macon -6,09% -5,82% -8,30% -10,07% 1,73% Rennes 1,92% 3,32% -0,51% -0,93% 1,75% La Rochelle -1,31% -0,74% -3,02% -3,21% 1,07% Trappes 0,09% 1,86% -2,23% -2,64% 1,82% Agen -5,00% -3,67% -7,27% -6,91% 1,46%

Ecart type Par localis. 2,78% 3,02% 2,77% 3,09%

Conclusion préliminaire : Les résultats de la comparaison laissent apparaître des écarts relativement importants bien que raisonnables en termes d’ordre de grandeur. Il a néanmoins été décidé de tenter de s’affranchir des éventuels écarts dus aux bases de données d’irradiation solaire utilisées (CSTB pour le modèle INES et ESRA + interpolation dans le cas PVGIS) Dans une première phase, nous avons vérifié s’il existe bien un écart concernant les données d’irradiation. Pour ce faire, nous avons procédé comme suit pour les 7 localisations géographiques de la base CSTB:

- Calcul et sommation mois par mois des données d’irradiation de la base CSTB pour une orientation plein sud et pour 5 inclinaison différentes (Horizontale, angle optimale, 20°, 70° et 90°)

- Comparaison avec les données fournies par PVGIS pour les 7 localisations géographique et aux même inclinaisons.

Les trois graphiques ci après, fournis à titre d’exemple, indiquent les écarts des données d’irradiations entre les deux bases pour les localisations de Nice et de la Rochelle et Agen. Il apparaît des écarts importants (qui se compensent en partie d’un mois sur l’autre). Nous constatons également que les écarts sont plus importants aux fortes inclinaisons.

Page 82: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 40 / 47

Nice

-20,00%

-10,00%

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

janvier

févrie

rmars av

ril mai juinjuille

tao

ût

septe

mbre

octob

re

nove

mbre

déce

mbre

TOTAL

HORIZ

OPTIM

20°

70°

90°

La rochel

-20,00%

-10,00%

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

janvier

févrie

rmars av

ril mai juinjuille

tao

ût

septe

mbre

octob

re

nove

mbre

déce

mbre

TOTAL

HORIZ

OPTIM

20°

70°

90°

Agen

-20,00%

-10,00%

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

janvier

févrie

rmars av

ril mai juinjuille

tao

ût

septe

mbre

octob

re

nove

mbre

déce

mbre

TOTAL

HORIZ

OPTIM

20°

70°

90°

Page 83: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 41 / 47

IV.2.2 Comparaison des algorithmes de productibles à données d’irradiation

identiques ; Afin de s’affranchir des écarts entre les bases de donnés d’irradiation, nous avons procédé à l’extraction des données d’irradiation journalière de l’estimateur PVGIS pour chaque mois, puis application des algorithmes du modèle CEA-INES, adaptation des formats de données et enfin comparaison des résultats Le graphique ci-dessous représente le principe de cette comparaison :

Cette méthode a été appliquée pour deux localisations géographiques (Rennes et Nice) et pour les 4 orientations utilisées au paragraphe IV.2.1 Ci-dessous les résultats de la comparaison pour Rennes :

R.Sun S.vol.rst a.surf.rst

Calcul productible

Irradiation Plan incliné

(Daily Average 15mn)

Données ESRA (566 st météo)

Modèle INES

kWh /an

kWh /an

Adaptation

Rennes 35° / S 0°

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

350,00

janvie

r

févrie

rmars av

rilmai jui

njui

llet

août

septe

mbre

octobre

nove

mbre

déce

mbre

INESPVGIS

Ecart (%)-0,53%-0,13%0,71%0,37%1,57%1,78%0,91%0,39%

-0,62%0,10%

-1,02%-0,40%0,51%

Rennes 70° / SW 15°

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

janvie

r

févrie

rmars av

rilmai jui

njui

llet

août

septe

mbre

octobre

nove

mbre

déce

mbre

INESPVGIS

Ecart (%)-0,19%-0,06%1,03%1,15%2,37%3,30%2,33%1,16%

-0,27%1,02%

-0,31%-0,01%1,19%

Rennes 20° / SE 20°

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

350,00

janvie

r

févrie

rmars av

rilmai jui

njui

llet

août

septe

mbre

octobre

nove

mbre

déce

mbre

INESPVGIS

Ecart (%)0,93%0,31%0,31%0,05%1,13%1,52%0,53%0,23%

-0,34%0,32%0,41%1,33%0,55%

Rennes 90° / SE 5°

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

200,00

janvie

r

févrie

rmars av

rilmai jui

njui

llet

août

septe

mbre

octobre

nove

mbre

déce

mbre

INESPVGIS

Ecart (%)-0,54%-0,53%1,00%2,76%6,21%9,03%7,35%4,28%0,45%0,24%

-1,11%-0,31%2,73%

Rennes 35° / S 0°

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

350,00

janvie

r

févrie

rmars av

rilmai jui

njui

llet

août

septe

mbre

octobre

nove

mbre

déce

mbre

INESPVGIS

Ecart (%)-0,53%-0,13%0,71%0,37%1,57%1,78%0,91%0,39%

-0,62%0,10%

-1,02%-0,40%0,51%

Rennes 70° / SW 15°

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

janvie

r

févrie

rmars av

rilmai jui

njui

llet

août

septe

mbre

octobre

nove

mbre

déce

mbre

INESPVGIS

Ecart (%)-0,19%-0,06%1,03%1,15%2,37%3,30%2,33%1,16%

-0,27%1,02%

-0,31%-0,01%1,19%

Rennes 20° / SE 20°

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

350,00

janvie

r

févrie

rmars av

rilmai jui

njui

llet

août

septe

mbre

octobre

nove

mbre

déce

mbre

INESPVGIS

Ecart (%)0,93%0,31%0,31%0,05%1,13%1,52%0,53%0,23%

-0,34%0,32%0,41%1,33%0,55%

Rennes 90° / SE 5°

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

200,00

janvie

r

févrie

rmars av

rilmai jui

njui

llet

août

septe

mbre

octobre

nove

mbre

déce

mbre

INESPVGIS

Ecart (%)-0,54%-0,53%1,00%2,76%6,21%9,03%7,35%4,28%0,45%0,24%

-1,11%-0,31%2,73%

Page 84: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 42 / 47

Ci-dessous les résultats de la comparaison pour Nice :

Conclusion : Le modèle CEA INES bien que légèrement optimiste, notamment aux grandes inclinaisons, est satisfaisant compte tenu de l’utilisation qui en sera faite.

Nice 35° / S 0°

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

350,00

400,00

janvie

r

févrie

rmars av

rilmai jui

njui

llet

août

septe

mbre

octobre

nove

mbre

déce

mbre

INESPVGIS

Ecart (%)-2,13%-1,18%-0,98%0,04%0,02%

-0,45%-0,90%-1,07%-1,97%-1,35%-1,99%-1,74%-1,03%

Nice 70° / SW 15°

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

janvie

r

févrie

rmars av

rilmai jui

njui

llet

août

septe

mbre

octobre

nove

mbre

déce

mbre

INESPVGIS

Ecart (%)-2,24%-1,15%-0,55%0,36%1,64%1,72%1,39%

-0,01%-1,50%-0,96%-2,10%-1,67%-0,33%

Nice 20° / SE 20°

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

350,00

400,00

janvie

r

févrie

rmars av

rilmai jui

njui

llet

août

septe

mbre

octobre

nove

mbre

déce

mbre

INESPVGIS

Ecart (%)-1,30%-1,14%-1,08%-0,23%-0,47%-0,84%-1,32%-1,41%-2,01%-0,85%-1,00%-0,27%-1,02%

Nice 90° / SE 20°

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

janvie

r

févrie

rmars av

rilmai jui

njui

llet

août

septe

mbre

octobre

nove

mbre

déce

mbre

INESPVGIS

Ecart (%)-2,43%-1,57%-0,12%3,04%7,40%

10,27%9,26%4,54%0,53%

-1,28%-1,99%-1,72%1,86%

Nice 35° / S 0°

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

350,00

400,00

janvie

r

févrie

rmars av

rilmai jui

njui

llet

août

septe

mbre

octobre

nove

mbre

déce

mbre

INESPVGIS

Ecart (%)-2,13%-1,18%-0,98%0,04%0,02%

-0,45%-0,90%-1,07%-1,97%-1,35%-1,99%-1,74%-1,03%

Nice 70° / SW 15°

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

janvie

r

févrie

rmars av

rilmai jui

njui

llet

août

septe

mbre

octobre

nove

mbre

déce

mbre

INESPVGIS

Ecart (%)-2,24%-1,15%-0,55%0,36%1,64%1,72%1,39%

-0,01%-1,50%-0,96%-2,10%-1,67%-0,33%

Nice 20° / SE 20°

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

350,00

400,00

janvie

r

févrie

rmars av

rilmai jui

njui

llet

août

septe

mbre

octobre

nove

mbre

déce

mbre

INESPVGIS

Ecart (%)-1,30%-1,14%-1,08%-0,23%-0,47%-0,84%-1,32%-1,41%-2,01%-0,85%-1,00%-0,27%-1,02%

Nice 90° / SE 20°

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

janvie

r

févrie

rmars av

rilmai jui

njui

llet

août

septe

mbre

octobre

nove

mbre

déce

mbre

INESPVGIS

Ecart (%)-2,43%-1,57%-0,12%3,04%7,40%

10,27%9,26%4,54%0,53%

-1,28%-1,99%-1,72%1,86%

Page 85: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 43 / 47

IV.2.3 Calculs des ratios de productible : En phase très amont de la conception d’un nouveau bâtiment (phase Esquisse), le consortium souhaite mettre à disposition de l’utilisateur du logiciel CLIMAWIN un petit calculateur permettant d’estimer très grossièrement le potentiel d’économie d’énergie apporté par la solution photovoltaïque. Au stade de l’esquisse, ce calcul doit se faire en fonction du m² de surface habitable hors œuvre nette (SHON) et fournir un résultat en kWh d’énergie primaire. Les résultats des algorithmes précédemment définis étant en kWh d’énergie électrique, il convient de les multiplier par le coefficient de conversion de 2,58 valable pour la France métropolitaine. Les méthodes d’intégration considérées sont les suivantes:

- Brise Soleil - Allèges et/ou bardage - Sheds en terrasse - Sur toiture PV au dessus de la terrasse - Membranes PV

Les calculs ont été fait pour 5 orientations différentes du bâtiment (Est, Sud est, Sud, Sud Ouest et Ouest), les orientations Nord ne présentant pas d’intérêt pour la solution PV. Compte tenu de la faible précision attendue pour ce calculateur, il a été décidé de découper le territoire en seulement 3 zones climatiques correspondant aux localisations géographique suivantes :

- Trappes pour le nord - La Rochelle pour le centre - Nice pour le sud

Rappel des hypothèses pour le calcul des ratios de production:

- Les calculs sont réalisés sur la base des données météo du CSTB associées à la méthode TH CE de la RT2005

- Les calculs sont réalisés avec les algorithmes INES développés dans le cadre du projet CLIMHYBU

- Aucun ombrage n’est considéré pour ces calculs - Les effets de bord ne sont pas prix en compte

IV.2.3.1 Brise Soleil

La géométrie du brise-soleil peut être fortement variable en fonction des choix architecturaux. Pour le calcul des ratios, nous avons retenu des hypothèses « standards » :

- inclinaison de 24° - Largeur utile PV de 0,8m

Les résultats sont donnés en kWh par an, par mètre linéaire de façade et par étage Trappes La Rochelle Nice W 38 46 52 SW 60 76 92 S 66 82 98 SE 61 77 93 E 39 45 53

Page 86: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 44 / 47

IV.2.3.2 Allèges et ou Bardage

Dans le cas d’une allège ou d’un bardage, il est possible d’augmenter significativement le rendement en donnant un peu d’inclinaison aux modules Nous avons donc réalisé le calcul pour les inclinaisons de 90°, 80° et 70° Les résultats sont donnés en kWh par an, par mètre carré de façade utilisable pour l’intégration Trappes La Rochelle Nice Inclinaison W 50 62 66

90° SW 60 75 84 S 66 78 93 SE 64 71 87 E 54 58 70 Inclinaison W 55 69 74

80° SW 68 84 94 S 74 88 105 SE 71 80 98 E 60 65 78 Inclinaison W 61 76 81

70° SW 74 92 104 S 81 96 115 SE 78 88 107 E 65 71 85

IV.2.3.3 Sheds en terrasse

Dans le cas de la réalisation de Sheds en terrasse, l’utilisation de la totalité de la surface de la terrasse n’est pas possible pour minimiser les pertes par ombrage d’un champ sur l’autre. Il convient également de considérer les ombrages éventuels des acrotères et des gardes corps. Nous avons retenue les hypothèses suivantes :

- inclinaison de 24° - Utilisation de 67% de la surface de terrasse

au maximum La surface serait à minimiser dans l’éventualité de locaux techniques en toiture (machinerie d’ascenseur par ex.) Les résultats sont donnés en kWh par an et par mètre carré de surface de terrasse pondérés par le coefficient d’utilisation de la surface Trappes La Rochelle Nice SW 64 78 89 S 68 80 94 SE 66 76 90 Les orientations est et ouest pour le bâtiment n’ont pas de signification car il est alors possible d’orienter les sheds au sud.

Page 87: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 45 / 47

IV.2.3.4 Surtoiture PV au dessus de la terrasse

Ce type d’intégration permet de maximiser le rapport entre le productible et la surface utile. Il convient cependant de concevoir le bâtiment en fonction (locaux techniques). Une inclinaison minimale est à prévoir pour éviter l’accumulation des salissures ou la rétention d’eau impliquant la formation de mousse en bordure des modules. Nous avons choisi une inclinaison de 3°. Une inclinaison supérieure, si elle est possible, permettra d’augmenter significativement le rendement pour les orientations sud Les résultats sont donnés en kWh par an et par mètre carré de surface de terrasse Trappes La Rochelle Nice SW 95 112 128 S 95 112 129 SE 95 111 128 Les orientations est et ouest pour le bâtiment n’ont pas de signification car il est alors possible d’orienter la surtoiture au sud. Attention, dans le cadre des nouvelles normes de sécurité, il est possible que soient demandés des cheminements techniques permettant la circulation des personnels de maintenance en toiture. Il conviendra également de prendre en compte les ombrages potentiels des gardes corps si existants.

IV.2.3.5 Membranes PV

Dans le cas de la membrane, l’inclinaison est identique à l’inclinaison de la terrasse. (Nous pouvons la considérée proche de 0° en moyenne) L’orientation n’est donc pas à prendre en compte dans ce cas. Le coefficient d’utilisation de la surface utile serait de 75% au maximum. Les résultats sont donnés en kWh par an et par mètre carré de surface de terrasse pondéré par le coefficient d’utilisation de la surface Trappes La Rochelle Nice 37 43 50,5

Page 88: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 46 / 47

Annexe A : Fiches techniques PV

Page 89: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Intégration de la production d’électricité PV dans le concept CLIMHYBU

CLIMHYBU/OW/V1.4 28/05/2010 Page : 47 / 47

V. Références

Architecture de systèmes photovoltaïques de fortes puissances raccordés au réseau

Hervé Colin (CEA) Denis Blanquet (CEA) Daniel Chatroux (CEA)

15/10/2005

Systèmes photovoltaïques raccordés au réseau Guide de rédaction du cahier des charges techniques de consultation à destination du maître d’ouvrage.

Bruno Gaidon (HESPUL) Denis Blanquet (CEA)

2004

Arrété du 12 janvier 2010 concernant le tarif de rachat de l’électricité d’origine photovoltaïque

Journal Officiel de la République Française

14/01/2010

Guide Pratique pour les Installation Photovoltaïque UTE 15-712

Union Technique de L’Electricité 02/2008

Guide des producteurs d’électricité d’origine photovoltaïque

Philippe Chartier (SER) Gérard Moine (TRANSENERGIE) Fabrice Juquois (ADEME)

02/07/2007

Référentiel Technique du distributeur EDF

Electricité Réseau Distribution France http://www.edfdistribution.fr

Générateurs PV raccordés au réseau Spécifications techniques relatives à la protection des personnes et des biens

Philippe Chartier (SER) Gérard Moine (TRANSENERGIE) Fabrice Juquois (ADEME)

01/06/2006

Effects of shadows on a grid connected system PV conference Valencia 2008

N. Chaintreuil, F. Barruel, X. Le Pivert, H. Buttin, J. Merten

2008

L’électricité solaire PV dans le bâtiment REX du projet HIP HIP

Isabelle Michel (IED)

Le photovoltaïque pour tous Conception et réalisation d’installations

Falk Antony, Christian Dürschner, Karl-Heinz Remmers

2006

A practical method for the energy rating of c-Si CVW photovoltaic modules based on standard tests

Kenny RP, Dunlop ED, Ossenbrink HA, Mullejans H

2006

Photovoltaic geographical Information System JRC European Commission http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/

2001-2008

NF EN 61215 Module photovoltaïque au silicium cristallin pour application terrestre. Qualification de la conception et homologation

Comité Européen de Normalisation Electrotechnique

08/2005

NF EN 61646 Module photovoltaïque en couches minces pour application terrestre. Qualification de la conception et homologation

Comité Européen de Normalisation Electrotechnique

01/2005

NF EN 61730 Qualification pour la sureté de fonctionnement des modules photovoltaïque (PV)

Comité Européen de Normalisation Electrotechnique

09/2007

Page 90: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

ANNEXE 3

LES PACKS DE SOLUTIONS

Page 91: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

 

1  

 

 

 

 

 

 

 

 

Méthologie  adoptée  pour  le  developpement  de  l’outil  d’aide  au  choix  des  packs  de  solutions  

 

Auteurs  :  

M.  Caciolo  et  D.  Marchio  

Mines  ParisTech  

 

   

Page 92: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

 

2  

Introduction  L’outil   d’aide   au   choix   des   packs   de   solutions   a   pour   but   d’estimer   l’impact   de   chaque   solution  individuelle   (exemple  :   isolation,   protections   solaire,   etc…)   sur   la   consommation   énergétique,   la  

puissance  installée,  le  confort  et  le  coût  d’un  bâtiment,  afin  d’accompagner  l’utilisateur  dans  le  choix  d’un  ensemble  cohérent  de  solutions,  qui  garantisse  un  compromis  entre  ces  quatre  aspects.    

Cette  solution  de  compromis  est  appelée  «  pack  de  solutions  ».  

Démarche  Pour  chaque  solution    on  a  défini  deux  niveaux  de  performance  :  un  niveau  de  base  et  un  niveau  dit  ClimHybu.  Le  niveau  de  base  correspond  à  la  bonne  pratique  courante,  alors  que  le  niveau  ClimHybu  correspond   à   une   performance   énergétique   améliorée.   Pour   certaines   solutions,   plusieurs   niveaux  

intermédiaires  ont  été  ainsi  définis.    

Le   tableau   suivant   présente   les   niveaux   définis   pour   chaque   solution,   la   solution   ClimHybu   est  soulignée   en   vert.   Les   caractéristiques   détaillées   de   chaque   solution   sont   données   au   paragraphe  «  Caractéristiques  des  solutions  de  base  et  ClimHybu  ».  

 

Isolation  renforcée  Niveau  de  base  Traités  Pas  traités  0.7  m3/h  par  m2  à  4  Pa  1.7  m3/h  par  m2  à  4  Pa  Lourde  Moyenne  Légère  DV  clair  avec  store  extérieure,  argon  et  couche  faiblement  émissive  DV  clair  avec  store  entre  les  vitrages,  argon  et  couche  faiblement  émissive  TV  clair  avec  store  extérieure,  argon  et  2  couches  faiblement  émissives  DV  clair  avec  store  extérieure,  remplissage  air  DV  contrôle  solaire  TI  0.35,  remplissage  air  DV  contrôle  solaire  TI  0.65,  remplissage  argon  DV  clair,  argon  et  couche  faiblement  émissive,  masques  25°  DV  clair,  argon  et  couche  faiblement  émissive,  masques  45°  Base  +  appoint  (8  W  /  m2)  Faible  consommation  (10  W  /  m2)  Standard  12  W  /  m2)  Gradateur  et  détecteur  de  présence  Interrupteur  Double  flux  avec  éxhangeur  haute  efficacité  (0.9)  Double  flux  avec  échangeur  à  efficacité  moyenne  (0.6)  Simple  flux  Plafond  froid  ou  poutre  froide  passive  VCV  ou  poutre  climatique  active  VCV  7°  /  12°  Ouverture  jour  et  nuit  Ouverture  nuit  seule  Pas  d'ouverture  

Inertie  

Perméabilité  

Ponts  thermiques  

Isolation  

Emetteurs  

Ouverture  automatique  baies  

Ventilation  

Gestion  éclairage  

Puissance  éclairage  

Vitrages  et  protections  solaires  

Page 93: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

 

3  

A  partir  de  la  définition  des  solutions  ClimHybu,  on  a  alors  défini  un  bâtiment  «  tout  ClimHybu  »,  qui  

n’est   constitué   que   des   solutions   ClimHybu.   Ce   bâtiment   est   caractérisé   par   de   faibles  consommations  énergétiques  ayant  des  surcoûts  importants,  et  par  conséquent  il  ne  représente  pas  le  meilleur  compromis.    

Un  pack  de   solutions  peut  être  défini  à  partir  du  cas  «  tout  ClimHybu  »  en  «  dégradant  »  quelques  

unes   des   solutions   ClimHybu.   Pour   cela,   l’outil   indique   l’impact   de   chaque   «  dégradation  »   sur  l’ensemble  des  performances  du  bâtiment  (énergétique,  puissances,  coûts).  Cet  impact  a  été  évalué  sur   des   façades   type   (voir   paragraphe   suivant),   avec   une   simulation   effectuée   avec   le   moteur   de  

calcul  «  ClimHybu  ».  L’évaluation  se  fait  pour  chaque  solution    prise   individuellement,  sans  prendre  en  compte  les  effets  cumulés,  afin  de  réduire  le  nombre  de  cas  à  traiter.  Les  résultats  des  simulations  ont  été  enregistrés  dans  une  base  de  données  que  l’outil  d’aide  au  choix  peut  lire  rapidement.  

Sur  la  base  des  données  fournies,  l’outil  classifie  enfin  chaque  solution  sur  la  base  de  quatre  critères  :  

• Consommation  d’énergie  

• Puissance  

• Confort    

• Coûts  

Le  détail  de  la  classification  est  donné  au  paragraphe  «  Classement  des  solutions  ».  

Description  des  façades  types  Afin  de  ne  pas  perdre  en  généralité  et  de  prendre  en  compte  l’orientation,  la  démarche  n’a  pas  été  appliquée  à  des  bâtiments  entiers  mais  à  des  façades  types,  définies  ci-­‐dessus.  

Caractéristiques  géométriques  Pour  la  constitution  des  façades  types,  on  a  considéré  la  répartition  suivante  des  surfaces  :  

• Bureaux  :  70  %  de  la  surface  utile  

• Salles  de  réunion  :  12  %  de  la  surface  utile  

• Circulations  :  18  %  de  la  surface  utile  

La  surface  des  bureaux  est  répartie  en  bureaux  individuels  de  12.5  m2  (Figure  1),  alors  que  les  salles  

de  réunion  ont  une  surface  de  28  m2  (Figure  2).  

Page 94: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

 

4  

 

Figure  1  :  Bureau  cloisonné  

 

Figure  2  :  Salle  de  réunion  

Chaque   étage   d’une   façade   type   est   alors   composé   de   12   bureaux   individuels   et   d’une   salle   de  

réunion   au   centre,   avec   une   circulation   de   1   m.   Le   plan   d’étage   est   représenté   en   Figure   3.   La  hauteur  sous  plafond  est  fixée  à  2,5  m.  

 

Figure  3  :  Plan  d’étage  des  façades  type  

On  a  défini  3  types  de  façade,  selon  le  nombre  d’étages  :  

• 2  étages  

v

2.5

0.1

36.2

6.1

5.0

5.0

1.0

0.1

Page 95: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

 

5  

• 6  étages    

• 30  étages  

Chaque  type  de  façade  peut  avoir  un  taux  de  surface  vitrée  de  30  %,  50  %  ou  70  %,  calculé  sur  la  base  

de  la  surface  des  parois  vues  de  l’intérieur.  Les  caractéristiques  géométriques,  ainsi  que  les  débits  de  ventilation  calculés  pour  chaque   type  de   façade,   sont  donnés  dans   le  Tableau  1,   le  Tableau  2  et   le  Tableau  3.  Le  débit  de  ventilation  a  été  calculé  en  considérant  un  occupant  dans  chaque  bureau  et  7  

occupants  dans  les  salles  de  réunion,  avec  un  débit  de  18  m3/h  par  personne.  

     Tableau  1  :  caractéristique  des  façades  types  de  2  étages  

 Tableau  2  :  caractéristique  des  façades  types  de  6  étages  

30% 50% 70%

Façade 150.2 115.2 80.2Toiture

Plancher basPignon 1Pignon 2

Baies: Façade 52.5 87.5 122.5Liaison mur-plancher

intermédiaireLiaison mur-toiture

Liaison mur-plancher bas

Liaison mur-baies 156 204 250Liaison mur-plancher

intermédiaireLiaison mur-toiture

Liaison mur-plancher bas

Liaison mur-plancher intermédiaire

Liaison mur-toitureLiaison mur-plancher

bas

Caractéristiques façade 2 étages

GéométrieSurface (m 2 )

Taux de surface vitrée

Surface utile bureaux 300Surface utile salles de réunion 50

Surface utile circulations 72Surface utile totale 422

Parois opaques:

220.8220.834.234.2

Ponts thermiques

façade:

36.2

36.2

36.2

Ponts thermiques pignon 1:

6.1

6.1

6.1

Ponts thermiques pignon 2:

6.1

6.1

6.1

Ventilation (DF) Débit (m 3 /h)Bureaux 432

Salles de réunion 252

30% 50% 70%

Façade 450.7 345.7 240.7Toiture

Plancher basPignon 1Pignon 2

Baies: Façade 157.5 262.5 367.5Liaison mur-plancher

intermédiaireLiaison mur-toiture

Liaison mur-plancher bas

Liaison mur-baies 468 612 750Liaison mur-plancher

intermédiaireLiaison mur-toiture

Liaison mur-plancher bas

Liaison mur-plancher intermédiaire

Liaison mur-toitureLiaison mur-plancher

bas

GéométrieSurface (m 2 )

Taux de surface vitrée

Ventilation (DF) Débit (m 3 /h)

7561296

ExtractionBureaux

Surface utile bureaux

6.1

Parois opaques:

Ponts thermiques pignon 2:

Ponts thermiques

façade:

220.8220.8

102.5102.5

30.5

Ponts thermiques pignon 1:

30.5

6.1

6.1

900Surface utile salles de réunion 150

Surface utile totale 1267Surface utile circulations

6.1

36.2

36.2

217

181

Caractéristiques façade 6 étages

Page 96: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

 

6  

   

Tableau  3  :  caractéristique  des  façades  types  de  30  étages  

 

L’orientation  des  façades  peut  être  Nord,  Sud,  Est  ou  Ouest.  

Enfin,  chaque  façade  peut  être  :  

• Climatisée  sans  possibilité  d’ouverture  des  fenêtres,  

• Climatisée  avec  possibilité  d’ouverture  des  fenêtres  ;  

• Non  climatisée.  

Profil  d’occupation  et  apports  internes  Le  profil  d’occupation  utilisé  est  le  profile  réglementaire  pour  les  bureaux  et  les  salles  de  réunions    10  heures  par  jour  de  9  h  à  19  h  du  lundi  au  vendredi.  

Les   apports   internes   dus   aux   occupants   ont   été   calculés   sur   la   base   d’un   taux   d’occupation   d’une  personne   par   bureau   et   de   2   personnes   par   salle   de   réunion.   Les   apports   ont   étés  moyennés   sur  

toute  la  surface  de  la  façade,  pour  tenir  compte  du  fait  que  chaque  façade  a  été  simulée  comme  un  seul  groupe.  

 

Les  apports   internes  dus  aux  équipements  de  bureau  ont  été  calculés  comme  indiqué  dans   la  fiche  «  bureautique  »   dans   la   bibliothèque   de   solution.   Les   apports   résultant   sont   indiqués   dans   les  

tableaux  suivants.  

30% 50% 70%

Façade 2253 1728 1203Toiture

Plancher basPignon 1Pignon 2

Baies: Façade 786 1313 1838Liaison mur-plancher

intermédiaireLiaison mur-toiture

Liaison mur-plancher bas

Liaison mur-baies 2340 3060 3750Liaison mur-plancher

intermédiaireLiaison mur-toiture

Liaison mur-plancher bas

Liaison mur-plancher intermédiaire

Liaison mur-toitureLiaison mur-plancher

basVentilation (DF) Débit (m 3 /h)

Bureaux 6480Salles de réunion 3780

Ponts thermiques pignon 1:

177

6.1

6.1

Ponts thermiques pignon 2:

177

6.1

6.1

Parois opaques:

220.8220.8513513

Ponts thermiques

façade:

1050

36.2

36.2

Surface utile salles de réunion 750Surface utile circulations 1080

Surface utile totale 6330

Caractéristiques façade 30 étages

GéométrieSurface (m 2 )

Taux de surface vitrée

Surface utile bureaux 4500

Apports internes occupation W/m 2

Bureaux 7.2

Moyennés 5.9

Salles de réunion 6.4Circulations 0

Page 97: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

 

7  

     

Températures  de  consigne  Les   températures  de  consigne  correspondent  aux  valeurs   réglementaires  :  19°/26°C  en  occupation,  avec  un  ralenti  de  chauffage  à  16°C  la  nuit  et  7°C  le  week-­‐end  et  un  ralenti  de  refroidissement  à  30°C  

la  nuit  et  le  week-­‐end.  

Caractéristiques  des  solutions  de  base  et  ClimHybu  Les   tableaux   suivants   fournissent   les   caractéristiques   détaillées   de   chaque   solution   de   base,  ClimHybu  et  intermédiaire  pour  l’isolation,  les  ponts  thermiques  et  les  baies.  Plus  d’information  peut  être  trouvé  dans  les  fiches  descriptives  des  solutions.  

 

 

Isolation :

Isolation Niveau de base Isolation renforcée

Parois verticales U 0.35 W/(m2K) 0.15 W/(m2K) FS 0.006 0.002

Toiture U 0.29 W/(m2K) 0.12 W/(m2K) FS 0.009 0.004

Plancher bas sur terre-plein Ueq 0.26 W/(m2K) 0.26 W/(m2K)

Plancher bas sur parking ou autre Ueq 0.30 W/(m2K) 0.15 W/(m2K)

Ponts thermiques :

Ponts thermiques Pas traités Traités

Mur – plancher intermédiaire Psi 0.99 W/(m.K) 0.09 W/(m;K) FS 0.016 0.001

Mur toiture Psi 0.84 W/(m.K) 0.3 W/(m.K) FS 0.013 0.005

Mur – plancher bas sur terre-plein

Psi 0.10 W/(m.K) 0.25 W/(m.K) FS 0.001 0.002

Mur – plancher bas sur parking ou autre

Psi 0.33W/(m.K) 0.45W/(m.K) FS 0,005 0,007

Bureautique occupation W/m 2

Moyennés 4.3

Bureaux 6Salles de réunion 0

Circulations 0

Bureautique inoccupation W/m 2

Bureaux 0.3

Moyennés 0.2

Salles de réunion 0Circulations 0

Page 98: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

 

8  

Vitrages et protections solaires :

Vitrages et protections solaires Uw W/(m2 K) FS Tl

Angle masques proches

DV contrôle solaire Tl 0.35 remplissage air

Avec PS 2 0.3 0.35 0°

Sans PS 2 0.3 0.35

DV clair avec store extérieure remplissage air

Avec PS 2.6 0.58 0.66 0°

Sans PS 2 0.14 0.09

DV clair avec store extérieure remplissage argon

couche faiblement émissive

Avec PS 1.4 0.46 0.66 0°

Sans PS 1.3 0.12 0.09

DV clair avec store entre les vitrages

Remplissage argon Couche faiblement émissive

Avec PS 1.5 0.46 0.66 0°

Sans PS 1.3 0.09 0.09

TV clair avec store extérieure remplissage argon

2 couches faiblement émissives

Avec PS 1.1 0.34 0.58 0°

Sans PS 1.2 0.09 0.08

DV contrôle solaire Tl 0.65 Remplissage argon

Avec PS 1.4 0.36 0.65 0°

Sans PS 1.4 0.36 0.65

DV clair remplissage argon couche faiblement émissive Masques proches fixes 25°

Avec PS 1.4 0.46 0.66 25°

Sans PS 1.4 0.46 0.66

DV clair remplissage argon couche faiblement émissive Masques proches fixes 45°

Avec PS 1.4 0.46 0.66 45°

Sans PS 1.4 0.46 0.66

 

Classement  des  solutions  Le  classement  des  solutions  a  été  effectué  sur  la  base  des  critères  suivants  :  

• Consommation  d’énergie  :    

 

Page 99: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

 

9  

 

• Confort  :  

   

• Coûts  :  

 

Page 100: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

  10  

Annexe  :  Entrées  de  l’outil  de  calcul  partie  bâti  Ce tableau contient : - des valeurs fixes quel que soit le calcul, - pour la mise au point des packs, des valeurs variables pour le calcul de base et de Climhybu, dont certaines font l’objet de sensibilité, Pour l’application sur des bâtiments entiers, pour les bâtiments exemples, on utilise les valeurs fixes, les packs pour le bâti et on décrit les systèmes.

Valeurs fixes Valeurs variables entre Base et ClimHybu

Paramètres à étudier pour les packs ? Note

Base ClimHybu NIVEAU PROJET

Type de calcul

⇒ Dim chaud ⇒ Dim froid ⇒ Besoins chaud, froid,

conso éclairage ⇒ consommations

Département ⇒ 78 : Trappes ⇒ 17 : La Rochelle ⇒ 06 : Nice

Climat intérieur / littoral Intérieur Altitude 0 m

Température de base pour dimensionnement chaud

⇒ Trappes : -9 °C ⇒ La Rochelle : -6 °C ⇒ Nice : -3 °C

Correction de température avec l'altitude 0 °

Vitesse du vent de base pour dimensionnement chaud 3 m/s

Choix des saisons Automatique Position des protections solaires pour dimensionnement froid

Fermé

Page 101: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

  11  

Valeurs fixes Valeurs variables entre Base et ClimHybu

Paramètres à étudier pour les packs ? Note

Base ClimHybu Etat de l'éclairage pour dimensionnement froid Allumé

NIVEAU ZONE

Scénario d'occupation 8h-18h bureaux et salle de réunion à l’étage

Vacances Pas de vacances

Scénario de ventilation Comme le scénario d'occupation

Scénario de bureautique Comme le scénario d'occupation

Températures de consigne 19°/16°/7°C chaud et 26°/30°/30°C froid

Scénario d’apports internes Comme le scénario d'occupation

Perméabilité de l'enveloppe sous 4 Pa 1.7 m3/h

par m2 0.7 m3/h par m2 Oui

Programmation chaud Optimiseur

Programmation froid Horloge à heure fixe avec controle d’ambiance

(rappel : l’onglet bâtiment ne figure pas dans ces tableaux car il ne contient que des données géométriques)

Page 102: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

  12  

Valeurs fixes Valeurs variables entre Base et ClimHybu

Paramètres à étudier pour les packs ? Note

Base ClimHybu NIVEAU GROUPE

Inertie Moyenne Lourde Oui, en évaluant l’impact sur les puissances et sur le confort

Gestion de l’ouverture des fenêtres ⇒

⇒ Clim sans ouverture des fenêtres

⇒ Clim avec ouverture automatique

Pour cas de base : ⇒ Sans clim sans ouverture des fenêtres ⇒ Sans clim avec ouverture manuelle en occ

Pour cas Climhybu : ⇒ Sans clim avec ouverture automatique ⇒ Sans clim avec ouverture manuelle occ ⇒ Sans clim avec ouverture manuelle occ inocc

Hauteur du tirage thermique 1,5 m Aire maximale des ouvertures spécifiques pour la ventilation naturelle

Egale à l'aire des baies

Taux d'ouverture maximale des baies

⇒ 0.3 (ouverture automatique)

⇒ 0.15 (ouverture manuelle)

Gestion de la sur-ventilation Valeur fixées dans la fiche algorithme

Apports internes occupants (il faut éventuellement pondérer les apports selon les locaux pris en compte)

90 W par personne Pas d ‘apports internes en inoccupation ⇒ Bureaux cloisonnés: 7.2 W/m2 ⇒ Salle de réunion étage : 6.4 W/m2

Pas d’apports d’humidité ⇒ Circulations : 0 W/m²

Page 103: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

  13  

Valeurs fixes Valeurs variables entre Base et ClimHybu

Paramètres à étudier pour les packs ? Note

Base ClimHybu

Apports internes bureautique

Voir fiche descriptive Bureaux cloisonnés: ⇒ Occupation : 6 W/m2 ⇒ Inoccupation : 0.3 W/m2

Salles de réunion : pas de bureautique ⇒ Circulations : 0 W/m²

Traversant ou pas Pas traversant Non oui oui Valeur seuil pour le choix des saisons 1 W

   

Page 104: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

  14  

BAIES VITREES

Paramètres thermiques baies

U sans prot solaire 2.0 W/(m2K) 1.4 W/(m2K)

Oui, en évaluant aussi l’impact d’autres types de fenêtres (type F1, F3 et F4, voir note)

Voir note après le tableau

U avec prot solaire 2.0 W/(m2K) 1.3 W/(m2K)

FS sans prot solaire 0.3 0.46

FS avec prot solaire 0.3 0.12

TI sans prot solaire 0.35 0.66

TI avec prot solaire 0.35 0.09

Surface des baies 50% 50%

Oui, en évaluant l’impact sur les consommations, sur les puissances et sur le confort des solutions 30 % et 70 %

Surface des baies évaluée par rapport à la surface intérieure de la façade extérieure hors faux plafond et épaisseur de la dalle des bureaux.

Angle pour masques proches 0

Oui, en évaluant l’impact de l’utilisation de masques proches à 45°

Coefficient de réduction de la température 1

Angle pour masques lointains

⇒ Façade 1 étage : 0° ⇒ Façade 2 étages : 10° ⇒ Façade 6 étages : 10° en site non urbain et 30° en urbain ⇒ Façade 50 étages : 0°

Pas de masques lointains au dernier étage (façade à un seul étage)

Gestion des protections solaires

Gestion selon la saison (fiche algorithme)

Page 105: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

  15  

PAROIS OPAQUES ET LINEAIRES Coefficient de réduction de la température 1

Parois verticales U 0.35 W/(m2K) 0.15 W/(m2K)

Oui, en évaluant l’apport séparé de l’isolation de la toiture et des parois verticales et du traitement des ponts thermiques. Pour la toiture, il faut évaluer aussi s’il y a différence avec FS=0 (toiture végétalisée)

Solution de base : ⇒ parois : isolation intérieure 8 cm de polystyrène collé PSE32 ⇒ toiture : isolation 8 cm de polyuréthane collé PUR25, sur dalle béton ⇒ traitement des ponts thermiques niveau RT2005

Solution ClimHybu : ⇒ isolation extérieure 20 cm polystyrène collé PSE32 ⇒ toiture : isolation 20 cm de polyuréthane collé PUR25, sur dalle béton ⇒ meilleur niveau de traitement des ponts thermiques ⇒ murs de couleur claire, toiture sombre.

FS 0.006 0.002

Toiture U 0.29 W/(m2K) 0.12 W/(m2K) FS 0.009 0.004

Mur – plancher intermédiaire

Psi 0.99 W/(m.K) 0.09 W/(m.K) FS 0.016 0.001

Mur toiture

Psi 0.84 W/(m.K) 0.3 W/(m.K)

FS 0.013 0.005

Mur baie Psi 0 W/(m K)

(pas de pont thermique)

FS Ueq du plancher bas sur terre-plein 0.26 W/(m2K) 0.26 W/(m2K)

Psi liaison mur – plancher bas sur terre plein Facteur solaire liaison

0.10 W/(m².K)

0.001

0.25 W/(m².K)

0.002 Pour le bâtiment de 1000 m²

Ueq du plancher bas sur parking ou autre

0.30 W/(m2K) entrevous

polyst

0.15 W/(m2K) plancher duo

Pour autres bâtiments si besoin. B= 1.

Psi liaison mur – plancher bas sur parking ou autre Facteur solaire liaison

0.33 W/(m K)

0,005

0.45 W/(m K)

0,007

Pour autres bâtiments si besoin

Page 106: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

  16  

ECLAIRAGE

Puissance installée d'éclairage 12 W/m2 8 W/m2

Oui, en évaluant aussi la solution intermédiaire à 10 W/m2

Voir fiche descriptive ES_1, ES_2 et ES_3 pour les détails des systèmes d’éclairage

Gestion de l'éclairage Interrupteur

⇒ Bureaux et salles de réunion : interrupteur + gradateur + détecteur de présence ⇒ Circulations et WC : interrupteur + détecteur de présence

Oui

Accès à l'éclairage

⇒ Effective dans les bureaux cloisonnés et les salles de réunion à l’étage et les WC ⇒ Nulle dans les circulations ⇒ Effective dans la partie périphérique des bureaux paysagés ⇒ Nulle dans la partie centrale aveugle

Note sur les baies vitrées : Pour toutes les solutions : Menuiseries Aluminium oscillo-battantes. Menuiseries réalisées à partir de profilés en aluminium anodisé ou laqué à rupture de ponts thermiques. Pose en applique intérieure, en feuillure, au nu extérieur ou entre tableaux dans le cas d’isolation par l’extérieur, sur des dormants existants. Solution de base : Double vitrage et protection extérieure mobile 4/16/4, vitrage solaire, sans store. Uw = 2 (W/m².K), facteur solaire = 0.3, taux de transmission lumineuse 0.35.

Page 107: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

  17  

Uw 2.0 W/m².K Facteur solaire 0.3 Taux de transmission lumineuse 0.35

Solution ClimHybu (F2) : Double vitrage 4/16/4 avec couche faiblement émissive 0.03 et remplissage argon 85%. Store extérieur de type toile blanche.

Uw store relevé 1.4 W/m².K Uw store baissé 1.3 W/m².K FS store relevé 0.46 FS store baissé 0.12 Taux de transmission lumineuse store relevé 0.66 Taux de transmission lumineuse store baissé 0.09

Autres solutions à tester pour les packs : Solution F1 (double vitrage avec protection solaire avec caractéristiques intermédiaires entre base et ClimHybu) : Double vitrage clair, sans couche faiblement émissive et remplissage air. Store extérieur de type toile blanche.

Uw store relevé 2.6 W/m².K Uw store baissé 2.0 W/m².K FS store relevé 0.58 FS store baissé 0.14 Taux de transmission lumineuse store relevé 0.66 Taux de transmission lumineuse store baissé 0.09

Solution F3 (double vitrage avec store entre les vitrage): Double vitrage 4/27/4 avec couche faiblement émissive 0,03 et remplissage argon 85 % et avec un store vénitien à lames aluminium entre les vitrages.

Uw store relevé 1.5 W/m².K Uw store baissé 1.3 W/m².K FS store relevé 0.46

Page 108: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

  18  

FS store baissé 0.09 Taux de transmission lumineuse store relevé 0.66 Taux de transmission lumineuse store baissé 0.09

Solution F4 (triple vitrage): Triple vitrage scellé 4/10/4/10/4, 2 couches faiblement émissives 0.03 en position 2 et 5, remplissage argon 85 % des deux lames. Protection solaire extérieure de type toile blanche.

Uw store relevé 1.1 W/m².K Uw store baissé 1.2 W/m².K FS store relevé 0.34 FS store baissé 0.09 Taux de transmission lumineuse store relevé 0.58 Taux de transmission lumineuse store baissé 0.08

   

Page 109: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

  19  

Annexe  :  Entrées  de  l’outil  de  calcul,  partie  systèmes    

Emission  de  chaleur  émetteur Type

émetteur ventilateur Pertes au dos

Que pour niveaux extrèmes

Variation spatiale

Variation tempo

Puissance ventilateurs

Plafond 3 Pas Pas 0,2 1,2/0,5 Voir bibliothèque

Poutre 6 Pas Pas 0,4 1,2/0,5

VCV 4 Type gestion 3 Pas 0,2 1,2/0,5

Radiateur 1 Pas Pas 0,4 1,2/0,5

Plancher

3 Pas Pas 0 1,2/0,5

Emission  de  froid  émetteur Type émetteur ventilateur Pertes au dos

Que pour niveaux extrèmes Variation spatiale

Variation tempo

Type régul_FR

Puissance ventilateurs

Plafond 1 Pas Pas 0 -1,2/-0,5 1 Voir bibliothèque

Poutre 4 Pas Pas 0 -1,2/-0,5 1

VCV 2 Type gestion 3 Pas 0 -1,2/-0,5 1

Page 110: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

  20  

Distribution  de  chaleur  émetteur Type réseau Nb niveaux Position réseau Classe isoli int Classe isol ext T° distr longueur

Plafond bitube Selon typo 1 : partiellement hvc Classe 2 Classe 2 3 Par défaut

Poutre bitube Classe 2 Classe 2 9

VCV bitube Classe 2 Classe 2 9

Radiateur bitube Classe 2 Classe 2 6

Plancher

Plancher chauffant Classe 2 Classe 2 3

Circulateur : présence Vitesse : climhybu 3 vitesse variable et arrêt si pas demande Pas climhybu 0 vitesse constante marche permanente Puissance par défaut sauf si mieux

Distribution  de  froid  émetteur Type réseau Nb niveaux Position réseau Classe isoli int Classe isol ext T° distr longueur

Plafond bitube Selon typo 1 : partiellement hvc Classe 3 Classe 3 1 basse Par défaut

Poutre bitube Classe 3 Classe 3 2 haute

VCV bitube Classe 3 Classe 3 2 haute

Circulateur : présence Vitesse : climhybu 3 vitesse variable et arrêt si pas demande Pas climhybu 0 vitesse constante marche permanente Puissance par défaut sauf si mieux

Page 111: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

  21  

CTA   SF DF

Pvent occ Référence : 0,30 W/m3/h Référence : 0,30 W/m3/h pour chaque ventilateur

Pvent inocc Référence : 0,30 W/m3/h Référence : 0,30 W/m3/h pour chaque ventilateur

Type réseau Classe défaut 7/ classe A 4 Classe défaut 7/ classe A 4

Eff échangeur - 0,6/0,9

By pass - 1

Aux éch - 0

b 1 -

cdep 1.1 1,1

crdbnr 1 1/0,4 dans salles réunion

Cfres 1,1/1,05

Classe défaut 7/ classe A 4

1,1/1,05

Classe défaut 7/ classe A 4

 

Page 112: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

ANNEXE 4

COUT GLOBAL

Page 113: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

CLIMHYBU PARTIE ECONOMIQUE Rapport Final

06/02/2012 1/7 UNTEC – JL BICHET

Le COÛT GLOBAL dans CLIMHYBU

A - BASE DES CALCULS DES COUTS

L’objectif du projet Climhybu est de fournir aux décisionnaires et maîtres d'ouvrage les moyens de définir des objectifs et de dialoguer avec les concepteurs pour aboutir à un objectif d'économie par rapport aux exigences de la RT 2005 avec un surcoût maîtrisé, en s'appuyant sur une procédure et un référentiel leur garantissant la pertinence des travaux pour les bâtiments neufs et avec des adaptations pour les bâtiments existants.

Il s’agit également de fournir aux concepteurs tant pour la conception globale du bâti que pour le choix et le dimensionnement des équipements une bibliothèque de solutions pertinentes, et les moyens de les assembler de façon cohérente et adaptée à chaque cas traité, y compris par des concepts innovants s'ils apparaissent apporter une solution à des problèmes aujourd'hui non résolus.

Un outil de calcul, avec une partie énergie et une partie économique, complète le dispositif, l’utilisateur fournissant les données pour le calcul économique. On retient les principes suivants :

- les coûts concernent l’ensemble des fiches descriptives. Il convient notamment de chiffrer le coût de l’inertie lourde : pas de faux plafond…

- les premières données concernent le bâti et ensuite les systèmes,

- les coûts comprennent :

le produit ou le composant lui-même selon son épaisseur ou sa puissance,

les produits ou éléments de mise en œuvre,

la mise en œuvre.

Il convent de faire ressortir les coûts induits, comme l’effet sur la taille des réseaux de distribution d’une évolution de la puissance du générateur ou le passage d’ITI à ITE ou l’inverse. Pour ce qui est des réseaux, le réseau dans le local est compris dans le coût de l’émetteur, les réseaux généraux devant être évalués par ailleurs.

B - CALCUL EN COUT GLOBAL

Le coût global en tant qu'analyse est une notion générale qui s'applique à toutes les méthodes qui tiennent compte des dépenses initiales et des dépenses futures, de même que des avantages (économies) d'un investissement pendant une période. Ces méthodes diffèrent toutefois par leur application qui dépend de l'objet de l'investissement.

Appliqué au bâtiment, le calcul du coût global est un moyen d'évaluer plusieurs solutions d'investissement à partir du coût initial et des dépenses d'exploitation et d'entretien pour la durée de vie économique de l'ouvrage ou pour une durée déterminée par le Maître d’Ouvrage. Dans le cas de nouveaux bâtiments, le calcul du coût global permet le classement hiérarchique des solutions sur le plan de la conception, de l'emplacement et des matériaux, fondé sur le coût total de la durée d’étude (10, 20, 30, 50 ans). Dans le cas de bâtiments existants, cette méthode permet : de comparer le coût global et les économies réalisées entre la réhabilitation d'un bâtiment et un réaménagement foncier, c'est-à-dire la démolition et la reconstruction du bâtiment ; et de déterminer dans quelle mesure un procédé ou un ensemble de procédés d'amélioration doit être appliqué de manière à réaliser le maximum d'économies, compte tenu de certaines contraintes budgétaires, du niveau de confort désiré, etc.; pour finir de déterminer quelle méthode doit être employée pour

Page 114: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

CLIMHYBU PARTIE ECONOMIQUE Rapport Final

06/02/2012 2/7 UNTEC – JL BICHET

réhabiliter ou améliorer le bâtiment de façon à assurer le maximum d'économies à partir d'un niveau donné de dépenses d'investissement.

L'équation fondamentale du coût global peut s'écrire ainsi:

Coût global = coût initial + coûts différés (dépenses d'exploitation, d'entretien, de réparation et de remplacement de même que les coûts liés à l'utilisation) moins la valeur de récupération (c.-à-d. la valeur d'un bien au terme de sa vie utile ou de la période d'étude).

Le coût initial comprend toutes les dépenses d'investissement ayant un rapport direct avec le projet, y compris le prix du terrain, le coût de la conception, du raccordement aux services et de la construction. Les coûts différés peuvent être divisés en deux catégories: les dépenses énergétiques d'exploitation pour refroidir, chauffer, exploiter et éclairer le bâtiment et les dépenses d'entretien comprenant les frais de réparation, le nettoyage, la maintenance préventive et curative et de remplacement des matériels. On peut inclure dans les coûts d'entretien les coûts liés à l'utilisation (les frais qui découlent d'une modification de l'usage d'un bâtiment ou d'une modification ou de l'amélioration des installations mécaniques et électriques) de même que le coût de modifications nécessaires pour que le bâtiment soit conforme aux codes et aux normes.

Comme ces coûts sont répartis sur plusieurs années, il est nécessaire de les convertir en €uros constants (valeur actuelle ou annuelle) afin de permettre leur comparaison pendant une période de temps donnée. La conversion de la valeur future à la valeur actuelle, appelée actualisation (non utilisé dans l’étude CLIMHYBU), s'effectue par l'application de formules d'intérêts (escompte) dans le calcul des coûts ou des avantages anticipés d'un investissement. L'actualisation a pour principal objet de tenir compte qu'une somme d'argent vaut plus aujourd'hui qu'elle ne vaudra demain, c'est-à-dire qu'elle peut accumuler de l'intérêt. Le taux d'intérêt doit être fixé avant d'effectuer une analyse du coût global. On doit également énoncer des hypothèses en ce qui concerne la durée de vie des éléments du bâtiment, le taux d'inflation, le glissement des prix de l'énergie et des coûts d'entretien. Avant de procéder à l'actualisation, la valeur des dépenses et des épargnes futures doit être convertie en €uros constants afin de pondérer les effets de l'inflation et de permettre une comparaison valable sur une période de temps donnée.

Pour être en mesure de choisir le projet le plus optimisé, il faut rassembler tous les renseignements nécessaires pour établir et évaluer les choix. Pour déterminer ces derniers, il faut énoncer :

a) les objectifs, par exemple, le niveau de confort;

b) les contraintes qui peuvent comprendre la sécurité, l'esthétique, ou la capacité des utilisateurs des installations;

c) et les hypothèses, puis calculer et comparer le coût global des diverses solutions.

Dans le cas où l'investisseur doit choisir parmi plusieurs composants d'un bâtiment, par exemple entre une installation de chauffage classique et une installation de chauffage solaire avec appoint classique, la solution qui doit être retenue est celle dont le coût global est le plus faible tout en satisfaisant les objectifs et les contraintes de l'investisseur. Lorsqu'il n'y a qu'un seul projet et qu'il s'agisse de déterminer le niveau rentable d'investissement, par exemple l'isolation, un investissement supplémentaire est rentable aussi longtemps que le coût global s'en trouve diminué. Le niveau d'investissement le plus optimisé correspond au point où le coût global est le meilleur compromis entre le coût d’investissement, les dépenses d’exploitation / maintenance, et la réponse aux contraintes du Maître d’Ouvrage.

Page 115: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

CLIMHYBU PARTIE ECONOMIQUE Rapport Final

06/02/2012 3/7 UNTEC – JL BICHET

Enfin, pour le cas où il s'agit de décider si l'on doit investir ou non, par exemple sur-isoler ou non un bâtiment, le critère est que le coût global doit être inférieur après investissement qu'avant investissement.

Selon les objectifs visés et le type d'investissement considéré, d'autres méthodes d'analyse du coût global peuvent être utilisées pour déterminer le niveau d'investissement le plus rentable tel que le taux de rendement interne (le taux d'intérêt pour lequel le total des avantages actualisés d'un investissement est égal au total des coûts actualisés) et le délai de récupération (la période nécessaire pour récupérer le coût d'un investissement, compte tenu de la dérive monétaire découlant de l'inflation et du temps).

Un investissement s'avère rentable si le taux de rendement interne est supérieur à la valeur minimale acceptable par l'investisseur ou si le délai au terme duquel l'investissement est récupéré par les sommes actualisées est inférieur à la durée de vie du projet.

Il peut se révéler utile, avant de prendre une décision finale, de vérifier les possibilités de réalisations économiques d'un projet à partir de certains paramètres fondamentaux dont la valeur future est incertaine, par exemple la durée de vie du bâtiment, le glissement des prix de l'énergie, et le taux d'actualisation. Il est important de connaître la valeur ou la plage de valeurs des paramètres susceptibles de modifier l'analyse du coût global.

En bref, l'analyse du coût global doit suivre la démarche suivante:

1) Préciser les objectifs et les contraintes de l'analyse. Identifier les choix qui atteignent ces objectifs.

2) Énoncer des hypothèses quant au taux d'actualisation, au taux d'inflation, à la durée de vie, etc.

3) Identifier et évaluer les dépenses pertinentes.

4) Convertir les dépenses en euros constants et sur une base commune.

5) Comparer le coût global de chaque solution et choisir celle dont le coût est le plus faible.

6) Analyser les résultats pour en dégager la sensibilité par rapport aux hypothèses de départ.

Le coût global et ses applications Conception de bâtiment - Le bâtiment dont la conception est optimale, d'après les critères du coût global, est celui qui correspond à des dépenses initiales et différées minimales pour sa durée de vie. On peut classer diverses solutions d'un niveau de services équivalent par ordre de coût et choisir celle dont le coût global est le moins élevé.

Économie d'énergie - Sur le plan de l'économie d'énergie, le calcul du coût global peut répondre aux questions suivantes:

1) comment choisir la meilleure mesure d'économie d'énergie parmi diverses solutions,

2) quelle somme doit-on investir dans une mesure particulière d'économie d'énergie,

3) quelle est la combinaison de mesures d'économie d'énergie la plus souhaitable.

Dans le Cas de CLIMHYBU, pour choisir entre les solutions Tout Climhybu et Optimisé :

Page 116: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

CLIMHYBU PARTIE ECONOMIQUE Rapport Final

06/02/2012 4/7 UNTEC – JL BICHET

1) On peut choisir parmi un éventail de mesures d'économie d'énergie, celles qui permettront de réaliser le maximum d'épargnes par la réduction du coût global, par exemple entre un vitrage double ou triple pour les fenêtres. On pourrait aussi comparer le coût global d'une installation de chauffage solaire et une installation classique; on retiendra la solution qui réduit le coût global au minimum pour un niveau donné de confort.

2) Le calcul du coût global, appliqué à l'économie d'énergie, peut aussi servir à déterminer dans quelles proportions une mesure d'économie d'énergie doit être utilisée. S'il s'agit, par exemple, d'améliorer un bâtiment existant en isolant le vide sous comble, la valeur optimale de résistance thermique de l'isolant pour un indice donné de chauffage ou de refroidissement correspondra au point où le coût global est minimal.

3) L'économie d'énergie implique parfois l'application d'un ensemble de mesures. La meilleure combinaison peut être déterminée par l'évaluation des effets sur le coût global net qu'entraîne l'utilisation d'autres mesures d'économies d'énergie appliquées, puis en remplaçant les choix jusqu'à ce que chacun ait atteint le niveau au-dessus duquel sa contribution à la réduction des dépenses énergétiques par euro supplémentaire est égale à celle de toutes les autres solutions.

La réhabilitation des bâtiments - Le calcul du coût global peut faciliter le choix entre réhabiliter ou remplacer un bâtiment. Si l'on décide de réhabiliter celui-ci, le calcul peut alors servir à déterminer la méthode la plus rentable de réhabilitation, compte tenu de certaines contraintes de budget et de sécurité.

Difficultés d'application du coût global - Le calcul du coût global comporte plusieurs difficultés. Elles résident principalement dans l'évaluation des coûts, la disponibilité de données et la prévision.

Estimation des coûts - Le premier obstacle au calcul du coût global consiste en l'estimation des dépenses pendant la durée de vie. Il est beaucoup plus difficile d'évaluer les dépenses futures d'entretien (y compris les petites réparations et le remplacement) et d'exploitation que de déterminer le coût initial. Les dépenses d'entretien des installations et des bâtiments peuvent être partagées entre les dépenses «directes» et «indirectes». Les dépenses directes, occasionnées par l'entretien quotidien du bâtiment, sont beaucoup plus faciles à évaluer que les dépenses indirectes provoquées par l'achat de machines ou d'équipement destinés à réduire l'entretien. Les dépenses indirectes d'entretien peuvent aussi comprendre les pertes de revenus provenant d'une perte de production ou de service pendant une période d'interruption du fonctionnement des installations; ses dépenses sont difficiles à prévoir ou à évaluer.

Des circonstances telles que l'embargo sur le pétrole de 1973 et la hausse concomitante du prix du combustible vouent à l'échec tout effort pour estimer les dépenses d'exploitation des installations de chauffage et de refroidissement. Enfin, l'obsolescence, phénomène lié non seulement au changement technologique mais à la mode, peut aussi gêner l'estimation objective des dépenses d'exploitation.

Erreurs de prévision - La prévision des dépenses et des épargnes comporte une multitude d'erreurs dont la cause fondamentale est l'incertitude de l'avenir. Les erreurs de prévision peuvent s'inscrire dans deux grandes catégories: les erreurs de mesure et d'échantillonnage et les erreurs d'hypothèse. Les erreurs de mesure peuvent provenir de différences dans les unités de mesure, alors que les erreurs d'échantillonnage découlent du fait qu'un échantillon n'est peut être pas représentatif de sa population. Les erreurs de prévision peuvent aussi se produire à cause d'hypothèses mal fondées au sujet du taux d'actualisation, du taux

Page 117: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

CLIMHYBU PARTIE ECONOMIQUE Rapport Final

06/02/2012 5/7 UNTEC – JL BICHET

d'inflation, de la durée de vie du bâtiment et des matériaux, de la période d'étude, de la périodicité des réparations et du remplacement, du glissement des prix de l'énergie, du taux d'obsolescence, de la durée économique et de la valeur de récupération. Dans la pratique courante le taux d'actualisation utilisé se confond avec le taux d'intérêt du marché de l'emprunt et on présume qu'il sera constant pendant la durée de vie du bâtiment; cette façon de procéder ne tient toutefois pas compte de la possibilité de variations dues à des changements de politiques monétaires et fiscales.

La prévision des taux d'inflation pendant une période de 30 à 40 ans contribue également aux erreurs. En général, la démarche utilisée dans l'étude du coût global ramène tous les coûts à une base commune. Ce faisant, on ne tient aucun compte des effets de l'inflation puisqu'on suppose que la dérive sera la même pour toutes les dépenses. Il est peu probable que le coût de la main-d'oeuvre, des matériaux et de l'énergie varie selon le même taux. Puisque les diverses dépenses (frais de premier établissement, entretien et exploitation) varient avec la main-d'oeuvre et les matériaux, on ne peut supposer que le même taux d'inflation s'appliquera dans chaque cas ou que les résultats qui en découlent comporteront la même marge d'erreur.

Il est également difficile de prévoir la durée de vie des matériaux et des éléments du bâtiment. En théorie, celle-ci peut être déduite à partir d'observations de la probabilité de défaillance. Dans la pratique toutefois, il est peu facile d'obtenir ce genre d'informations qui, de toute manière, ne contiennent habituellement aucune indication de la performance ou du nombre d'éléments ou de matériaux susceptibles de défaillance. De plus, la périodicité de es réparations et remplacements est difficilement prévisible.

Dans l’étude CLIMHYBU nous n’avons pas tenu compte, volontairement, de l’actualisation, afin de simplifier l’approche économique en coût global et omettre les risques d’erreurs.

Conclusion L'analyse du coût global est une méthode utile pour identifier les répercussions économique de diverses solutions d'un projet d'investissement à long terme. A l'heure actuelle, cette méthode est utilisée, sans réglementation et de manière propre à chaque économiste pour choisir le meilleur investissement dans le cas de la construction neuve et pour déterminer la faisabilité des choix pour l'amélioration de bâtiments existants. L'analyse du coût global exige toutefois la formulation d'hypothèses fondées sur d'importantes prévisions; il est par conséquent essentiel d'en bien saisir les limitations. L'utilité de cette méthode pourrait être améliorée par la création d'une banque de données collective et systématique sur les divers éléments du coût global.

source : CBD-212-F. Le bâtiment et le coût global,. A. S. Rakhra

Page 118: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

CLIMHYBU PARTIE ECONOMIQUE Rapport Final

06/02/2012 6/7 UNTEC – JL BICHET

C – HYPOTHESE D’ETUDE EN COUT GLOBAL POUR CLIMHYBU

FORMULATION

C.G. = I +[(1+i)/(1+a)]D1 + [(1+i)/(1+a)]²D2 + .... + [(1+i)/(1+a)]n Dn + VR

C.G. = Coût Global actualisé

I = Investissement D1...Dn = Dépenses ou recettes des années 1 à n

i = Taux d'inflation a = Taux d'actualisation

n = Période de calcul en années VR = Valeur Résiduelle

LES DONNEES D’ENTREE

- le contexte économique et financier de l’opération immobilière, notamment le choix de ne pas prendre en compte l’actualisation des taux d’inflations,

- les données d’occupation et de confort,

- la description du système énergétique ( chauffage, éclairage, bureautique et ventilation, rafraichissement)

- la description des éléments du bâti liés aux systèmes énergétiques (isolation, vitrages, locaux techniques)

- la non prise en compte des composants du bâtiment liés à l’infrastructure et aux extérieurs du bâtiment

- les consommations d’énergie pour le chauffage, la ventilation, et le rafraichissement ou climatisation,

- la dépense d’investissement pour le système énergétique envisagé,

- la dépense d’investissement pour les éléments du bâti liés au système énergétique.

L’évolution du prix des énergies n’est pas pris en compte dans cette approche économique

Page 119: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

CLIMHYBU PARTIE ECONOMIQUE Rapport Final

06/02/2012 7/7 UNTEC – JL BICHET

LE CALCUL DU COUT GLOBAL

Le coût global actualisé est la somme sur la durée d’utilisation, entre 10 et 50 ans, selon le cas, des :

- dépenses d’investissement des systèmes énergétiques et des éléments du bâti qui y sont liés,

- dépenses annuelles de conduite, d’exploitation et de maintenance,

- dépense de remplacement des équipements en fin de vie, les éléments à durée de vie indéfinie étant considérés comme remplacés à la fin de la période d’amortissement du bâtiment,

- dépenses annuelles d’énergie,

Toutes ces dépenses, sauf l’investissement initial, sont actualisées pour les ramener à l’année zéro où est réalisé l’investissement.

La valeur résiduelle en fin de période d'utilisation est à déduire du coût global. La valeur résiduelle d'un ouvrage d'une durée de vie de n années à la fin d'une période de calcul de N années est égale à la partie de la valeur de cet ouvrage qui correspond à la durée de vie qui lui reste à la fin de la période de calcul. Elle vient en déduction du coût global, à l'année de fin de la période de calcul. Elle se calcule en supposant le vieillissement constant dans le temps par la formule :

valeur résiduelle = valeur initiale x (durée restante) / (durée de vie totale) on détermine pour chaque durée d'utilisation et chaque durée de vie:

- l'année du dernier renouvellement intervenu à la fin de la durée d'utilisation :

si la durée de vie est supérieure à la durée d'utilisation, c'est 0, il n'y a pas encore eu de renouvellement

si la durée de vie est inférieure à la durée d'utilisation, c'est la dernière année de la durée d'utilisation

qui est un nombre entier de fois la durée de vie

- l'année du prochain renouvellement est l'année du dernier renouvellement + la durée de vie

- la durée de vie restante est égale à l'année du prochain renouvellement - la durée de la période de calcul

- la valeur résiduelle en % est égale au rapport de la durée de vie restante sur la durée de vie totale.

Exemple :

durée de la période de calcul 25 ans, durée de vie 10 ans il y aura deux renouvellements, à 10 ans et à 20 ans l'année du dernier renouvellement sera 20 ans le prochain renouvellement sera fait à 30 ans à la fin de la durée d'utilisation, il restera 30 - 25 = 5 ans de vie à l'ouvrage la valeur résiduelle représentera donc 5 ans / 10 ans soit 50 % de la valeur initiale

Page 120: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

ANNEXE 5

APPLICATION DE LA DEMARCHE

Page 121: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

DÉPARTEMENT ÉNERGIE SANTÉ ENVIRONNEMENT Division Energie – Pôle Performance Energétique des bâtiments

ESE/DE/PEB-10.068S

FEVRIER 12

CLIMHYBU

APPLICATION DE LA DEMARCHE

Emmanuel Fleury

Ce document est destiné à constituer le chapite 5 de l’outil de conviction

Introduction

La démarche Climhybu est décrite dans le chapitre 4 du présent guide. On en présente ici une application sur un exemple de bâtiment de 1000 m²

- en phase APS à l’aide des packs de solutions et de l’outil d’aide au choix des solutions1,

- en phases APD/DCE à l’aide du logiciel de calcul.

1 Guide de conception et de choix des solutions : partie 2, aide au choix des solutions

En phase APS, le choix des solutions comporte trois étapes successives :

- sélection des packs possibles compte tenu de la zone climatique et du nombre d’étage du bâtiment,

- choix du système de traitement d’ambiance en période chaude,

- optimisation technico-économique.

Le bâtiment

L’application est conduite sur un bâtiment de 1080 m² SHON, de quatre niveaux, situé en zone H1 puis en zone H3.

On considère l’environnement calme, de type périurbain pour la zone H1.

Page 122: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

2/6

ESE/DE/PEB-10.068S

Figure 1 : vue du bâtiment

Figure 2 : plan d’un étage courant

1. Application en zone H1

Phase APS

Etape 1 : Sélection des packs

Le bâtiment comportant 4 étages, les packs retenus correspondent à une façade de 6 étages (façades de 2, 6 ou 30 niveaux disponibles), située en zone H1.

Dans le cas de climatisation avec possibilité d’ouverture des fenêtres les résultats montrent peu de différence entre d’une part une façade nord et une façade sud et d’autre part une façade est et une façade ouest. En l’absence de climatisation, seule l’orientation sud présente des surchauffes un peu plus importantes que les autres orientations.

Ainsi, dans ce projet le choix est fait d’utiliser pour la suite l’orientation moyenne proposée dans les packs.

Il est entendu que ce choix est lié au projet : zone climatique, parcelle, taux de vitrage, volonté du maître d’oeuvre.

Etape 2 : Choix du système de traitement

Les résultats des packs sélectionnés sont les suivants.

Cas climatisé avec possibilité d’ouverture des fenêtres :

taux  vitrage CH FR Ecl aux totales CH FR30% 3.2 0.1 17.6 6.7 28 13 2250% 5.9 0.3 13.4 6.9 27 16 2470% 8.2 0.8 11.3 7 27 19 28

consommations  kWhep/m² Puissance  W/m²

Cas non climatisé avec possibilité d’ouverture des fenêtres :

taux  vitrage CH FR Ecl aux totales CH FR30% 0.2 0 17.4 6.7 27 13 050% 5.9 0 13.2 6.8 26 16 070% 8.2 0 11.1 6.9 26 19 0

consommations  kWhep/m² Puissance  W/m²

taux  vitrage 26  _  28 28  _  30 >3030% 63 4 050% 64 16 070% 118 40 3

heures  d'inconfort  pour  Tiop

Cas climatisé sans possibilité d’ouverture des fenêtres :

taux  vitrage CH FR Ecl aux totales CH FR30% 3.2 7.1 18.8 7.8 37 13 2750% 5.8 9.4 13.9 8.3 37 16 3270% 8.1 12.2 11.6 8.6 41 19 36

consommations  kWhep/m² Puissance  W/m²

Compte tenu des résultats il est envisageable de ne pas climatiser à condition de limiter la surface des baies à 50%.

Un taux de 50% de vitrage est retenu dans cet exemple dans la mesure où 30% conduisent à des consommations un peu supérieures sans améliorer le confort de façon sensible.

Etape 3 : Optimisation

A titre d’illustration il est proposé de décrire la démarche pour un objectif annuel de 50 kWhep/m², la méthode permettant de faire évoluer le projet. Pour passer d’une consommation totale inférieure à 30 kWhep/m² à 50 kWhep/m² il est proposé :

- Isolation des parois au niveau base avec un traitement des ponts thermiques de façon à garder une enveloppe homogène,

- Inertie moyenne,

- Perméabilité de niveau base,

- Rendement de l’échangeur du système double flux au niveau base,

- Eclairage, il est proposé deux niveaux de puissance compte tenu de son

Page 123: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

3/6

ESE/DE/PEB-10.068S

impact : un niveau intermédiaire et le niveau CLIMHYBU. La gestion reste de niveau CLIMHYBU dans les deux cas.

L’impact des choix est donné dans le tableau ci-dessous.

Impact des solutions choisies

Conso Confort Réduction coût

isolation + 5 à 8 kWh/m²

- importante

inertie faible baisse très importante

moyenne

perméa + 5 à 8 kWh/m²

- moyenne

échang faible - moyenne

Eclairage inter

+ 2,5 kWh/m²

impact faible

importante

Grâce au concept Climhybu, le choix d’un bâtiment non climatisé a été possible.

Il faut noter que les choix faits ici ne sont que des exemples parmi ceux qui peuvent être fait par le concepteur.

Phase APD

Les données disponibles sur le projet en permettent une modélisation fine à l’aide du « Module de calcul ».

Cas « tout CLIMHYBU »

Consommations kWhep/m²

totales CH FR Ecl Aux

23,4 5,0 0 12,1 6,4

Confort : Tiop

26 _ 28 28 _ 30 >30

134 28 3

Cas « projet »

Consommations pour l’éclairage intermédiaire : 10W/m².

Consommations kWhep/m²

totales CH FR Ecl Aux

49,1 23,4 0 18,9 6,8

Confort : Tiop

26 _ 28 28 _ 30 >30

171 42 18

Consommations pour l’éclairage CLIMHYBU : 8W/m².

Consommations kWhep/m²

totales CH FR Ecl Aux

46,1 24,2 0 15,1 6,8

Confort : Tiop

26 _ 28 28 _ 30 >30

167 43 17

L’éclairage de niveau CLIMHYBU agit peu sur le nombre d’heures d’inconfort, son utilisation étant sans doute réduite en cours de journée par la régulation.

Une voie de réduction des dépassements de température est d’augmenter l’inertie du projet. Avec inertie lourde on obtient les résultats suivants :

Confort : éclairage 8W/m² et inertie lourde

26 _ 28 28 _ 30 >30

117 25 3

Finalement le projet est le suivant :

- Isolation des parois au niveau base avec un traitement des ponts thermiques,

- Inertie lourde,

- Perméabilité de niveau base,

- Rendement de l’échangeur du système double flux au niveau base,

- Eclairage, 8W/m²,

- Surventilation sans climatisation.

Page 124: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

4/6

ESE/DE/PEB-10.068S

Approche simplifiée en coût global

L’approche en coût global est une approche simplifiée dans la mesure où elle ne prend en compte dans l’investissement que l’enveloppe, l’éclairage et les systèmes énergétiques.

La durée du calcul est de 30 ans, le taux d’actualisation est égal à 4% et le taux d’inflation 2%. Le calcul est conduit en euros courants. Les résultats sont les suivants.

[keuros] CLIMHYBU Projet

investissement 1 700 1 600

maintenance 1 480 1 410

exploitation 370 400

V résiduelle 700 670

Coût global 2 850 2 740

L’approche en coût global apporte un éclairage complémentaire au calcul énergétique.

Compte tenu des choix effectués il y a une différence de coût global de l’ordre de 4% entre le cas Climhybu et le projet.

Ici, la marge disponible sur les consommations ne permet pas de réduire sensiblement le coût global, compte tenu des poste fixes entrant dans l’exploitation.

In fine, et sur cet exemple, le choix du maître d’ouvrage reposera également sur sa sensibilité aux économies d’énergie.

2. Application en zone H3 bruyante

Phase APS

Etape 1 : Sélection des packs

Le bâtiment comportant 4 étages, les packs retenus correspondent à une façade de 6 étages (façades de 2, 6 ou 30 niveaux disponibles), située en zone H3.

Dans le cas de climatisation sans possibilité d’ouverture des fenêtres les résultats montrent des différences un peu plus marquées qu’en zone H1 entre d’une part une façade nord et une façade sud et d’autre part une façade est et une façade ouest. En l’absence de climatisation, les

surchauffes sont très différentes d’une orientation à l’autre.

Toutefois, dans ce projet le choix d’utiliser pour la suite l’orientation moyenne proposée dans les packs est également fait, la climatisation semblant nécessaire.

Il est entendu que ce choix est lié au projet : zone climatique, possibilité de la parcelle, taux de vitrage, volonté du maître d’oeuvre.

Etape 2 : Choix du système de traitement

Les résultats des packs sélectionnés sont les suivants.

Cas climatisé avec possibilité d’ouverture des fenêtres :

taux  vitrage CH FR Ecl aux totales CH FR30% 0.1 5.7 16.3 7.3 29 10 2950% 0.1 7 11.5 7.5 26 13 3370% 0.2 8.8 9.5 7.7 26 15 37

Puissance  W/m²consommations  kWhep/m²

Cas non climatisé avec possibilité d’ouverture des fenêtres :

taux  vitrage CH FR Ecl aux totales CH FR30% 0.1 0 14.7 6.5 21 10 050% 0.1 0 10.7 6.5 17 13 070% 0.2 0 8.9 6.6 16 15 0

consommations  kWhep/m² Puissance  W/m²

taux  vitrage 26  _  28 28  _  30 >3030% 300 153 1850% 287 168 3770% 325 197 79

heures  d'inconfort  pour  Tiop

Cas climatisé sans possibilité d’ouverture des fenêtres :

taux  vitrage CH FR Ecl aux totales CH FR30% 0.1 17.2 17.8 8.4 44 10 3150% 0.1 21.4 12.2 8.9 43 13 3770% 0.2 26.3 9.9 9.4 46 15 42

consommations  kWhep/m² Puissance  W/m²

Compte tenu des résultats et de la situation en zone de bruit, il n’est pas envisageable de ne pas climatiser quelle que soit la surface des baies.

Un taux de vitrage de 50% est retenu. Toutefois, dans cet exemple 30% conduisent à des consommations un peu supérieures mais avec des puissances de génération réduites. Un calcul fin pourrait être mené compte tenu du parti architectural retenu.

Etape 3 : Optimisation

A titre d’illustration il est proposé de décrire la démarche pour un objectif

Page 125: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

5/6

ESE/DE/PEB-10.068S

annuel d’environ 50 kWhep/m², la méthode permettant de faire évoluer le projet. Compte tenu des consommations de l’exemple les actions possibles doivent avoir un impact faible sur les consommations, en revanche il reste possible d’agir sur les coûts. Il est alors proposé :

- Isolation des parois au niveau base sans traitement des ponts thermiques,

- Inertie moyenne,

- Perméabilité de niveau base,

- Rendement de l’échangeur du système double flux au niveau base,

- Ici, l’éclairage reste au niveau Climhybu.

L’impact des choix est dans le tableau ci-dessous. Impact des solutions choisies

Consommations

Réduction coût

isolation faible importante

ponts th faible moyenne

inertie faible moyenne

perméa faible moyenne

échang faible moyenne

Le choix d’un bâtiment climatisé est réalisé.

Les choix faits ici ne sont qu’un exemple parmi ceux qui peuvent être fait par le concepteur.

Phase APD

Les données disponibles sur le projet en permettent une modélisation fine à l’aide du « Module de calcul ».

Cas « tout CLIMHYBU »

Consommations kWhep/m²

totales CH FR Ecl Aux

49.3 0,6 23,9 12 12,8

Puissances W/m²

CH FR

4,6 23,8

Cas « optimisé »

Consommations kWhep/m²

totales CH FR Ecl Aux

51.1 8.9 16.8 12.8 12.7

Puissances W/m²

CH FR

17.3 38.5

Ainsi, le projet est le suivant :

- Isolation des parois au niveau base sans traitement des ponts thermiques,

- Inertie moyenne,

- Perméabilité de niveau base,

- Rendement de l’échangeur du système double flux au niveau base,

- Eclairage, 8W/m²,

- Climatisation sans surventilation.

Page 126: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

6/6

ESE/DE/PEB-10.068S

Approche simplifiée en coût global

Les résultats sont les suivants.

[keuros] CLIMHYBU Projet

investissement 1 750 1 650

maintenance 1 680 1 610

exploitation 395 400

V résiduelle 760 730

Coût global 3 065 2 930

Dans cet exemple, le projet est proche en termes de consommation du niveau Climhybu. La réduction du coût global ayant été obtenue en travaillant les postes d’impact énergétique faible.

Page 127: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

ANNEXE 6

SYNTHESE DE L’EXPERIMENTATION

Page 128: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

Synthèse de l’expérimentation

Phase 1 Novembre 2008

Les objectifs de la phase 1 de l’expérimentation sont les suivants :

• Vérifier la pertinence générale de la méthodologie Climhybu • Obtenir un avis « critique » sur les fiches descriptives • Détailler la méthodologie et les solutions techniques mises en pratique

sur 2 projets visant des niveaux performants Pour cela, un bureau d’études HQE, OASIS, a été interrogé. Il était préférable pour cette phase 1 de faire appel à un BET expérimenté pour avoir un maximum de retours. 1 – Validation des concepts CLIMHBU Lors de l’interview du BET, certains principes ont été mis en évidence, qui permettent de valider les concepts du projet :

• Le dimensionnement des installations de chauffage et de refroidissement doit se faire avec des logiciels de simulations dynamiques afin de réduire les puissances installées et donc les coûts d’investissement. Cette pratique n’est actuellement pas courante, car le BET est garant du bon dimensionnement des installations à travers son assurance. Il est donc nécessaire d’obtenir du maitre d’ouvrage une lettre de décharge.

• La surventilation demande une attention particulière car pour être efficace, il faut de l’inertie tout en limitant les risques d’intrusion. Ce type d’installation peut être envisagée si elle est naturelle mais elle est à éviter si elle est mécanique (problème de consommations électriques des auxiliaires).

• La climatisation peut être évitée mais certains critères doivent être étudiés avec attention : nombre d’heures consécutives au delà de 26°C et au delà de 28°C. La notion de Tic ne semble pas adaptée pour expliciter le confort d’été.

• Il est possible de réduire les coûts d’investissement tout en augmentant la performance énergétique d’un projet, notamment en travaillant sur la surface vitrée.

Page 129: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

2

2 – Retours sur les fiches descriptives De manière générale, il a été indiqué que ces fiches peuvent servir d’outil de communication entre le BET et le maitre d’ouvrage, puisqu’elles décrivent de façon claire et précise des systèmes techniques performants. Il a été conseillé :

- D’insérer les fiches dans un guide avec une introduction expliquant les principes de conception énergétique performante.

- De réaliser une fiche sur l’impact du pourcentage de surface vitrée des bâtiments et notamment de leurs impacts techniques et économiques.

Des remarques ont permis de compléter les fiches. 3 – Description de 2 opérations performantes Immeuble de bureau neuf en région parisienne o 11.000 m² à Vélizy o Niveau visé : Cref-50% + DPE en classe A + démarche HQE o Solutions envisagées pour atteindre ces niveaux : façade innovante ventilo-

respirante (encore en étude) ; énergie pour chauffage et climatisation pas encore définie ; plafonds rayonnants réversibles ; ventilation double-flux ; éclairage 350 lux/m² ; photovoltaïque

Immeuble de bureau réhabilité à Lyon o 10.000 m² à Lyon o Niveau visé : Cref-50% + consommations inférieures à 45kWhep/m².an +

démarche HQE o Solutions envisagées pour atteindre ces niveaux : isolation par l’extérieur ;

énergie pour chauffage et climatisation avec PAC sur nappe ; plafonds rayonnants réversibles ; ventilation double-flux ; éclairage 350 lux/m² ; photovoltaïque

Ces 2 opérations ont pour objectif d’être des projets démonstrateurs et feront sans doute l’objet de communication. Les contraintes budgétaires sont donc limitées.

Page 130: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

1 NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3  

CLIMHBU  Synthèse  de  l’expérimentation  

Phases  2  et  3  mai    2010  

   

1. Préambule    L’expérimentation  du  projet  Climbybu  a  consisté  à  tester  sur  4  projets  de  bureaux  en  cours  de  conception  :  

-­‐ Les  principes    -­‐ Les  outils  mis  à  disposition  (Guide  et  ses  annexes  ;  Utilitaire  ;  Logiciels)  

 Les  échanges  se  sont  faits  avec  4  bureaux  d’études  (HQE/thermique/Fluides)  qui  avaient  soit  des  missions  de  maitrise  d’œuvre  soit  des  missions  d’Assistance  à  Maitrise  d’Ouvrage  (AMO).    Pour  une  plus  grande  représentativité  des  projets,  les  tests  ont  été  conduits  sur  des  constructions  neuves  et  une  réhabilitation  lourde  et  sur  des  bâtiments  situés  sur  l’ensemble  du  territoire  métropolitain  français,  avec  des  contextes  climatiques  différents  (Ile  de  France,  Toulouse,  Corse).    Synthèse  des  projets  étudiés  :    Interlocuteur   Maitre  d’ouvrage   SHON  (m²)   Lieu   Type  Green  Affair   Bowfonds  Marignan   13.000   Montreuil  (93)   Construction  Etamine   EDF   3700   Corse   Réhabilitation  Ginger   CFA  promotion   9800   Toulouse  (31)   Construction  Tribu  Energie   Plaine  St-­‐Denis   1600   Saint-­‐denis  (93)   Construction        

Page 131: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   2  

 

2. Construction  de  13.000m²  de  bureaux  à  Montreuil  (93)    

2.1. Fiche  d’identité      L’interlocuteur  sur  ce  projet  était  l’AMO  HQE  du  projet  GreenAffair.  Lors  de  la  réunion  de  lancement  fin  septembre  2009,  la  maitrise  d’ouvrage  (Bowfonds  Marignan  et  Spie  Batignolles  Immobilier)  a  assisté  à  la  réunion,  en  insistant  sur  son  intérêt  de  disposer  d’un  outil  de  conception  intégré  dans  un  logiciel  qui  permet  aussi  de  réaliser  le  calcul  réglementaire  afin  de  réduire  le  temps  de  saisie  de  projets  et  donc  de  diminuer  les  coûts  d’étude.  Le  projet  est  réalisé  par  de  la  promotion  privée  à  des  fins  commerciales  (location/vente).  Le  Maitre  d’ouvrage  ne  veut  en  aucun  cas  faire  de  concessions  sur  le  dimensionnement  des  installations  CVC  pour  optimiser  les  consommations  énergétiques  du  projet,  il  veut  être  à  l’abri  des  plaintes  éventuelles  de  futurs  acquéreurs.    Le  tableau  ci-­‐après  résume  les  principales  caractéristiques  du  projet.    

Page 132: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   3  

2.2. Retours  sur  le  guide  et  ses  annexes  Version  testée  :  V1  

Page 133: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   4  

 Le  guide  :  Il  faut  expliquer  en  début  de  guide,  que  les  codes  indiqués  dans  celui-­‐ci  correspondent  aux  codes  des  fiches  car  ce  n’est  pas  très  explicite.  Certains   chapitres  ne   sont  pas  explicites   comme   les  différents   types  d’isolation  des  murs,   il  manque  des  tableaux  de  critère  de  choix.  L’objectif  du  guide  n’est  pas  de  faire  uniquement  du  descriptif  mais  d’être  un  outil  d’aide  à  la  décision.  Confère  le  tableau  de  comparaison  pour  la  ventilation.  Il  faut  également  indiquer  les  effets  collatéraux  sur  les  autres  postes  :  acoustique  /  incendie  /  prix…  De  même  pour  les  vitrages,  ce  n’est  pas  assez  concret.      Les  annexes  :  Les  fiches  utilisées  seules  ne  sont  pas  assez  fonctionnelles,  il  manque  des  informations  sur  la  conception  globale.  A  partir  du  moment  où  elles  sont  intégrées  dans  le  guide  de  conception  cela  va,  mais  elles  ne  doivent  pas  être  diffusées  seules.  Le  paragraphe  «  algorithmes  »  est  superflu  pour  la  plupart  des  lecteurs.  Il  manque  des  liens  internet  vers  des  sites  internet  ou  des  outils  pédagogiques,  tel  que  energie+.  Il  manque  des  informations  sur  les  effets  collatéraux  des  solutions  et  notamment  sur  leur  impact  avec  d’autres  réglementations  (acoustique  ;  incendie  ;  accessibilité  …)  Il  manque  une  fiche  sur  les  façades  double-­‐peau.  La  fiche  GTB  n’est  pas  compréhensible  pour  un  novice,  il  faut  la  rendre  plus  accessible.  Afin  que  les  recherches  d’informations  à  travers  les  fiches  soient  plus  facile,  un  site  internet  pourrait  être  envisagé.      

2.3. Retours  sur  l’utilitaire  Version  testée  :  V1    Il  y  a  une  erreur,  quand  on  clique  sur  «  valider  »  l’utilitaire  se  ferme.  Les  puissances  de  chaud  et  surtout  de  froid  semblent  très  faibles,  faire  une  étude  de  cohérence  avec  des  projets.  A  quoi  servent  les  cases  à  cocher  à  droite.  Si  elles  n’ont  pas  d’impact  sur  le  calcul,  il  vaut  mieux  les  enlever.  Cet  utilitaire  pourra  être  diffusé  à  des  maitres  d’ouvrage  et  des  architectes  pour  faciliter  les  discussions  entre  les  AMO  et  ces  intervenants,  et  pour  leur  montrer  les  grandes  sensibilités.  ATTENTION  au  public  visé  par  cet  outil.  Il  ne  faut  pas  que  les  personnes  pensent  faire  de  la  thermique  à  l’aide  de  cet  outils  d’aide  à  la  décision.  Certains  maitres  d’ouvrages  sont  curieux  et  vont  sans  doute  l’utiliser  et  ensuite  poseront  des  questions  à  leurs  AMO.  Attention,  car  la  partie  inférieure  de  l’utilitaire  n’est  pas  très  compréhensible  au  premier  abord,  il  faut  diffuser  cet  utilitaire  avec  une  première  démonstration  ou  un  feuillet  explicatif.  Les  chiffres  obtenus  en  haut  sont  très  utiles,  les  smileys  plus  difficiles  d’approche.  Pour  les  bureaux  d’études  de  maitrise  d’œuvre,  un  AMO  peut  difficilement  leur  transmettre  directement  car  ils  peuvent  être  vexés  par  la  simplicité  de  l’outil.  Il  serait  cependant  utile  d’avoir  un  site  internet  de  téléchargement  avec  l’ensemble  des  outils  Climhybu.  L’AMO  pourrait  alors  indiquer  de  façon  générale  au  BET  le  lien  en  lui  disant  qu’il  y  a  plusieurs  documents  utiles.    

Page 134: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   5  

     

2.4. Retours  sur  le  logiciel  Version  testée  :  V1    Compte-­‐rendu    de  Green  Affair  :  Le  module  ClimHybu  intégré  au  logiciel  Climawin  développé  par  BBS  est  un  outil  permettant  d’intégrer  de  nouveaux  paramètres  inhérents  à  l’optimisation  des  consommations  énergétiques  des  bâtiments  de  bureaux.    Il  est  possible  d’intervenir  sur  la  ventilation  naturelle,  la  gestion  des  protections  solaires,  le  puits  climatique  etc.  Dans  ce  sens,  l’outil  est  pertinent  en  vue  de  développer  des  solutions  alternatives  aux  modes  de  chauffage  et  climatisation  traditionnels.    Toutefois,  ces  nouvelles  possibilités  de  simulation  sont  peut  être  trop  avancées  vis-­‐à-­‐vis  des  techniques  employées  aujourd’hui  et  des  offres  industrielles  disponibles.  Par  exemple,  les  matériaux  à  changement  de  phase  restent  très  peu  développés  et  les  techniques  de  puits  climatiques  ne  sont  pas  immédiatement  applicables  pour  des  bâtiments  de  bureaux.  Il  semble  que  d’autres  domaines  d’amélioration,  plus  accessibles,  peuvent  avoir  un  impact  immédiat  sur  les  consommations  des  bâtiments  de  bureaux.    Dans  son  ensemble,  le  module  reste  facilement  accessible  car  il  s’appuie  sur  les  modèles  déjà  réalisés  sous  Climawin.  La  prise  en  main  est  donc  simplifiée  et  il  n’y  a  pas  de  compétences  techniques  supplémentaires  à  maîtriser  pour  utiliser  le  logiciel.    Cependant,  de  manière  ponctuelle,  certains  paramètres  restent  difficilement  abordables  et  une  valeur  par  défaut  pourrait  être  proposée  afin  de  limiter  les  risques  d’erreurs.    De  même,  certains  libellés  ne  permettent  pas  de  comprendre  facilement  le  type  d’information  attendue  et  pourraient  être  expliqués  de  manière  plus  précise.    La  série  de  tests  effectuée  sur  le  logiciel  a  permis  de  montrer  l’efficacité  de  certains  paramètres  d’étude,  mais  également  les  nombreux  problèmes  rencontrés.  En  effet,  il  semble  que  le  logiciel  connaisse  encore  de  nombreux  bugs.  Ces  problèmes  sont  listés  dans  la  suite  du  document.  Malgré  plusieurs  échanges  avec  BBS,  ces  problèmes  n’ont  pas  trouvés  de  réponses  immédiates  et  devront  être  traités  par  la  suite.    Cela  est  également  le  cas  pour  l’interface  entre  le  module  Climawin  et  l’utilitaire.  Là  aussi  de  nombreux  problèmes  apparaissent  :  Messages  d’erreurs,  mauvaise  prise  en  compte  de  certains  paramètres  etc.    Le  principe  d’échange  entre  ces  deux  outils  semble  fonctionner  mais  demande  une  amélioration  afin  d’être  parfaitement  fiable.    Remarques  générales    L’ensemble  des  remarques  suivantes  ont  pour  but  de  présenter  un  point  de  vue  utilisateur  du  logiciel  et  de  participer  à  l’amélioration  du  module  afin  d’optimiser  son  utilisation  notamment  la  saisie  des  données  d’entrées  et  la  présentation  des  résultats.    Saisie  des  données      La  plupart  des  données  à  saisir  dans  le  module  restent  compréhensibles  et  techniquement  accessibles  pour  l’utilisateur,  cependant,  quelques  données  demandent  des  connaissances  particulières  :  Matériaux  à  changement  de  phase,  puits  climatique,  solaire  photovoltaïque.      –  Pour  la  saisie  de  ces  systèmes,  une  bibliothèque  de  données  ou  quelques  exemples  et  valeurs  usuelles  peuvent  être  pertinentes.    Certains  libellés  d’onglets  ne  sont  pas  clairs  et  doivent  être  expliqués  de  manière  précise.    

Page 135: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   6  

Certaines  valeurs  saisies  par  défaut  dans  les  onglets  sont  incohérentes.    –  Saisir  des  valeurs  par  défaut  cohérentes  permettrait  d  limiter  les  risques  d’erreurs  importantes  lors  des  simulations.      Présentation  des  résultats      Les  différents  onglets  reprenant  l’ensemble  des  résultats  permettent  une  navigation  aisée,  cependant  malgré  une  organisation  des  onglets  précises,  de  nombreuses  informations  se  retrouvent  dans  plusieurs  onglets  et  deviennent  redondantes.  Cela  ne  facilite  pas  la  compréhension  des  résultats.    

• Certaines  informations  pourraient  être  regroupées,  notamment  les  consommations.    • Certains  onglets  ont  une  présentation  peu  pertinente  et  n’apportent  pas  de  valeur  ajoutée.    • Le  nombre  d’onglet  peut  être  réduit.    • Les  unités  employées  ne  sont  pas  toujours  correctes.  Certains  onglets  n’ont  pas  d’unités.    • Les  consommations  de  ventilation  et  autres  n’apparaissent  pas  dans  les  graphiques.    • Il  n’est  pas  possible  de  modifier  la  taille  des  différentes  fenêtres.    • Les  fonctionnalités  d’exportation  ou  d’impression  des  résultats  etc.  ne  fonctionnent  pas.    

 La  forme  de  présentation  des  résultats  est  certainement  à  retravailler  mais  la  pertinence  même  des  valeurs  obtenues  peut  être  également  remise  en  cause.  En  effet,  certains  résultats  sont  quelques  fois  surprenants.  Dans  la  partie  suivante,  l’analyse  détaillée  des  simulations  permet  de  revenir  de  manière  plus  précise  sur  l’ensemble  des  remarques  effectuées  dans  cette  partie.    Les  remarques  spécifiques  sont  indiquées  en  annexes  1  et  2.          

Page 136: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

7 NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3  

3. Réhabilitation  lourde  de  3000m²  en  Corse      

   

   

Page 137: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   8  

 3.1. Fiche  d’identité    

 

Page 138: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   9  

   

3.2. Retours  sur  le  guide  et  ses  annexes  Version  testée  :  V1    Le  guide  :  

Remarques  générales  

Certains  termes  à  clarifier  pour  permettre  une  meilleure  compréhension  Guide  de  conception  générale  intéressant  car  pose  à  plat  les  grandes  questions  de  conception,  mais  n'apporte  pas  assez  d'éléments  de  réponse  Organisation  générale  du  guide  à  améliorer  pour  faciliter  la  compréhension  (sommaire...)  

Quel  public  ?  Utilisation  de  l'outil  à  quelle(s)  phase(s)  ?  

L'outil  peut  être  à  l'attention  de  :  Maîtrise  d'ouvrage,  jeunes  ingénieurs,  …  ;  pour  pouvoir  vraiment  s'adresser  à  ce  public,  certains  termes  doivent  être  simplifiés  /  expliqués  ;  Outil  intéressant  pour  les  phases  de  programmation,  d'esquisse,  voire  d'avant-­‐projet  

Outil  facile  à  prendre  en  main  ?     Le  guide  est  intéressant  lorsqu'il  est  lu  du  début  à  la  fin,  donc  assez  lourd  à  utiliser  

Analyse  sur  le  fond  p  2  :  "diminution  des  besoins  de  froid  :  réduction  des  apports  de  chaleur  en  été,  utilisation  de  l'inertie  du  bâtiment"  =>  ajouter  le  rôle  de  l'air  frais  extérieur  à  ce  niveau  ;  pourquoi  le  mettre  séparément  ?  

   

P  6  :  définir  le  terme  "rafraichissement"  "selon  l'importance  des  postes  de  consommations"  :  et  notamment  en  fonction  du  climat  "bureautique  :  choix  de  matériel  performant"  :  +  selon  le  cas  rédaction  d'un  cahier  des  charges  preneurs  contraignant  "accroitre  le  FLJ,  tout  en  faisant  attention  aux  éblouissement"  :  et  au  taux  de  surface  vitrée  chauffage  :  pourquoi  restreindre  la  performance  aux  seuls  COP  ?  Cela  met  de  côté  :  chaudière  bois,  géothermie,  ........  VMC  :  pourquoi  restreindre  au  DF  ?  SF  envisageable  selon  les  cas  LED  :  attention  à  la  qualité  de  la  lumière  émise  climatisation  :  GWP  :  à  définir,  et  pourquoi  mis  seulement  ici  et  pas  en  chauffage  ?  ;  parler  du  rafraichissement  ?  

Page 139: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   10  

   

p7  :  qu'entendez-­‐vous  par  "utilisation  d'énergie  fossile  ?"  colonne  "action  à  mener  avec  le  BET"  =>  dès  APS  (voire  esquisse)  pour  ce  qui  est  marqué  en  APD.  Uw  et  Sw  à  "vulgariser"  (explication  très  succincte)  Chauffage  :  présenter  de  manière  à  ce  que  l'on  comprenne  que  :  plus  le  Ubat  est  petit,  plus  faibles  sont  les  consommations  d'éclairage  

   p8  :  on  parle  de  rafrachissement  associé  à  "système  thermodynamique",  or  p  6  il  semblait  qu'il  s'agissait  d'un  rafraichissement  passif  en  opposition  à  de  la  climatisation  :  ?  

   p  9  :  principe  de  climatisation  hybride  :  pourquoi  y  faire  apparaître  le  "recours  aux  installations  photovoltaïques"  ?  

Analyse  sur  la  forme  Organisation  du  guide  :  sommaire  à  ajouter  ;  numérotation  des  parties  à  revoir,  on  s'y  perd  facilement  quand  on  a  un  "2.3"  par  exemple  en  plein  milieu  du  doct,  on  ne  sait  pas  forcément  dans  partie  à  laquelle  on  se  réfère  

 la  mise  en  page  /  police  etc.  pourrait  être  plus  attractive  pour  une  lecture  plus  agréable,  avec  des  points  qui  accrochent  avec  une  mise  en  valeur  des  points  essentiels  

 Pour  information,  un  certain  nombre  de  fautes  d'orthographe  disséminés  dans  le  texte  

   Partie  1  -­‐  conception  globale  du  bâti  p  12  :  pour  la  géométrie,  ajouter  l'impact  sur  la  compacité  et  donc  sur  les  déperditions  p  13  :  orientation  :  on  aurait  tendance  à  retenir  du  paragraphe  que  l'orientation  n'est  pas  un  critère  important  si  on  a  des  bonnes  prestations  ;  or,  si  globalement  l'impact  n'est  pas  sensible  au  niveau  des  consommations,  cela  a  au  moins  un  impact  financier  (par  exemple,  plus  cher  de  protéger  du  rayonnement  solaire  des  façades  ouest  que  si  la  façade  est  au  sud)  qu'il  serait  judicieux  de  mentionner  

p  14  :  géométrie  :    -­‐  compacité  :  conclure  sur  le  2ème  bâtiment  qui  est  plus  compact  ;  -­‐  impact  des  planchers  extérieurs  :  à  expliciter,  pas  clair  pour  un  novice  ;    -­‐  dernier  paragraphe  du  1.2  :  la  conclusion  n'est  pas  très  claire  :  besoins  de  chauffage  réduits,  mais  besoins  de  froid  importants,  donc  compacité  pas  forcément  un  critère  recherché  

p  15  :  protections  diffusantes  :  attention  aux  risques  d'éblouissement  "éclairage  artificiel  :  ces  apports  permettent  de  réduire  dans  une  certaine  mesure  les  consommations  de  chauffage"  :  il  y  a  un  risque  de  confusion  pour  un  novice  :  bien  préciser  qu'il  s'agit  d'électrique  direct  et  que  c'est  donc  très  défavorable  (par  rappord  à  une  PAC  pour  le  chauffage  par  exemple)  

p  16  :  surventilation  :  préciser  s'il  s'agit  d'une  surventilation  naturelle,  mécanique…  A  clarifier  dès  le  début  PV  :  présenté  uniquement  pour  une  utilisation  par  le  bâtiment,  pas  pour  une  revente  et  réinjection  sur  le  réseau  ?  p  18  :  tableau  2  :  il  serait  intéressant  d'avoir  une  indication  de  prix  (amorphe  moins  bon  rendement,  plus  de  surface,  mais  moins  cher...)  utilisation  en  verrière  :  indiquer  dans  ce  cas  l'utilisation  de  bi  verre  ?  p  21  :  la  solution  faux  plafonds  ouverts  mériterait  d'être  abordée  p  23  :  tableau  :  indiquer  clairement  la  différence  entre  les  3  types  de  parois  verticales  (ITI,  ITE,  ITR  ?)  ;  pourquoi  plusieurs  valeurs  pour  le  niveau  Climhybu  ?  p  25  :  contrôle  solaire  :  associés  à  des  stores  intérieurs,  c'est  une  solution  intéressante  lorsque  des  protections  solaires  extérieures  ne  sont  pas  envisageables  ;  attention,  diminution  de  la  transmission  lumineuse  par  rapport  à  des  vitrages  clairs,  et  réduction  des  apports  solaires  gratuits  

p  26  :  "plusieurs  solutions  sont  proposées"  :  sous  entendu  dans  les  solutions  climhybu  ?  pour  l'utilitaire  ?  ce  n'est  pas  clair  1  :  "protection  extérieure"  :  quel  type  ?  fixe,  mobile,  ...?  U  :  préciser  "Uw"  

p  27  :  remplacer  "masque  proche"  par  casquette  ?  "simulations  effectuées"  :  s'agit-­‐il  de  calcul  réglementaire  ou  de  STD  ?  les  conclusions  annoncées  sur  le  taux  optimal  de  surface  vitrée  ne  dépendent-­‐elles  pas  du  climat  ?  p  28  :  est-­‐ce  que  "sans  surventilation"  signifie  "climatisé"  ?  

Page 140: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   11  

p  29  :  attention,  le  terme  "surventilation"  peut  également  être  utilisé  pour  parler  de  surventilation  mécanique  ;  définir  ce  terme  en  amont  pour  éviter  toute  confusion  ;  au  début  de  la  page,  il  est  fait  état  uniquement  de  ventilation  naturelle  avec  ouvertures  en  façade,  or  ensuite  on  parle  également  de  surventilation  mécanique...  Le  décalage  temporel  dans  les  pics  de  température  est  possible  grâce  à  la  surventilation,  mais  également  grâce  à  l'inertie  (densité)  ;  ce  couplage  entre  les  2  n'est  pas  évoqué.  

p  30  :  grilles  :  attention  à  l'étanchéité  à  l'air  et  à  la  performance  thermique  de  ce  genre  d'éléments  

p  31  :  pourquoi  la  sur  ventilation  permet-­‐elle  une  diminution  des  consommations  de  chauffage  ?  De  manière  générale,  pour  la  sur-­‐ventilation,  aborder  les  problématiques  de  protections  à  la  pluie,  aux  insectes,  aux  intrusions,  ...  ;  ventiler  naturellement  pose  un  certains  nombre  de  problèmes,  notamment  la  nuit,  qu'il  est  important  d'intégrer  en  amont  

   Partie  2  -­‐  conception  globale  des  systèmes  p  33  :  pourquoi  éolien,  cogénération,  …  non  traités  dans  Climhybu  ?  Etude  de  faisabilité  :  à  noter  que  ces  études,  lorsqu'elles  sont  demandées,  ne  sont  que  très  rarement  utilisées…  p  34  :  CE1  /  CE2,  zones  climatiques  :  peut-­‐être  mettre  un  rappel  succinct  des  définitions  pour  les  novices  p  36  :  définition  de  refroidissement,  rafraichissement,  climatisation  à  mettre  beaucoup  plus  en  amont  du  guide  pour  une  meilleure  compréhension  et  clarté  p  37  :  remplacer  "apports  gratuits"  par  "apports  internes"  car  il  peut  s'agir  d'éclairage  par  exemple  La  définition  de  la  décentralisation  n'est  pas  claire,  on  a  tendance  à  comprendre  que  le  chaud  et  le  froid  sont  produits  par  un  seul  et  même  appareil.  Par  exemple  :  "la  chaleur  est  produite  par  un  seul  et  même  appareil  ;  il  en  va  de  même  pour  le  froid"  

p  38  :  panneaux  rayonnants  sous-­‐entendus  électriques  ?  quelle  différence  entre  "SF  ou  DF"  et  "SF  +  DF"  ?  fréon  /  fluide  frigorigène  =>  être  cohérent  entre  les  deux  p  39  :  contraintes  DF  :  ajouter  la  consommation  plus  importantes  des  ventilateurs  ;  ces  éléments  n'ont  peut-­‐être  pas  exactement  leur  place  ici,  mais  il  est  nécessaire  d'en  parler  à  un  endroit  donné  

p  40  :  à  nouveau  commentaire  concernant  l'éclairage  qui  réduit  dans  une  certaines  mesure  les  besoins  de  chauffage  ;  préciser,  car  pourrait  faire  croire  que  c'est  intéressant  (électrique  direct,  donc  tout  sauf  performant).  En  plus  de  la  puissance  installée  et  du  mode  de  gestion,  la  consommation  d'éclairage  est  également  fonction  de  l'éclairage  naturel  ;  mettre  plus  en  avant  dès  le  début  du  paragraphe  l'importance  de  l'éclairage  naturel  (on  a  l'impression  en  lisant  le  paragraphe  qu'il  s'agit  du  paragraphe  "éclairage  artificiel"  et  non  d'une  introduction  plus  générale)  Eclairage  naturel  :  ne  pas  mettre  "ou"  mais  laisser  d'autres  possibilités  ("etc.)  ;  +  second  jour  si  circulation  sur  extérieur,  faux  plafonds  ouverts  permettant  de  monter  les  vitrages  plus  en  hauteur,  ...  

p  41  :  "on  propose  plusieurs  solutions  dans  le  cas  de  l'éclairage  artificiel"  :  que  veut  dire  "on  propose"  ?  dans  les  packs  de  solution  ?  ce  n'est  pas  clair  tout  en  bas  :  répétition  de  "complément"  

p  42  :  "2  niveaux  de  gestion"  :  un  cas  intermédiaire  aurait  peut-­‐être  son  intérêt  ?    pourquoi  en  haut  on  parle  de  2  niveaux  de  gestion  et  en  bas  on  en  décrits  plusieurs  ?    p  44  :  imprimantes  :  en  conclure  qu'il  faut  travailler  à  ce  que  les  veilles  soient  évitées  au  maximum  ;  les  imprimantes  partagées  ne  peuvent-­‐elles  pas  devenir  intéressantes  à  partir  d'un  certain  seuil  de  nombre  de  personnes  ?  p  45  :  mettre  à  jour  les  tarifs  avec  le  dernier  arrêté  p  46  :  pour  le  tableau  même  remarque  que  p  18  Comment  faites-­‐vous  la  séparation  entre  ce  que  vous  mettez  dans  la  partie  1  et  dans  la  partie  2  ?  Ca  se  recoupe  beaucoup  au  niveau  du  PV  

 

Page 141: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   12  

 Partie  2  (3  ?)  :  aide  au  choix  des  solutions  

p  49  :  cette  partie  correspond-­‐elle  à  une  description  de  l'utilitaire  ?  Dans  ce  cas  l'indiquer  clairement  dès  le  début  Notion  de  "pack"  non  comprise  en  première  lecture  (et  toujours  pas  claire  après  plusieurs  lectures).  Que  veut  dire  "l'utilisateur  choisit  un  pack  de  solutions  "bati"..."  ?  Ne  serait-­‐il  pas  plus  simple  de  dire  "l'utilisateur  choisit  les  solutions  "bati"..."?  Que  veut  dire  "l'utilitaire  affiche  le  pack  correspondant  en  retour"  ?  Pourquoi  parler  de  "pack"  ?  pack  de  solution  =  bibliothèque  de  solution  ?  Si  c'est  le  cas,  pourquoi  ne  pas  simplifier  le  vocabulaire  et  parler  le  bibliothèque  ?  (je  m'attendais  à  ce  que  "pack"  correspondent  à  un  groupe  de  solutions,  et  que  le  choix  doive  se  faire  entre  plusieurs  groupes  de  solutions)  La  bibliothèque  de  solution  dont  il  est  fait  question  :  quelle  différence  avec  les  packs  ?  plus  complet  ?  

p  50  :  "le  pack  donne  le  nombre  d'heures  d'inconfort"  :  en  fait  il  semblerait  que  le  pack  corresponde  à  la  solution  une  fois  qu'on  a  choisi  tous  les  caractéristiques  ;  est-­‐ce  bien  cela  ?    Les  tirets  correspondent  aux  critères  d'évaluation  ?  Ce  n'est  pas  clair,  ce  paragraphe  mériterait  d'être  plus  structuré  

p  51  :  on  comprend  maintenant  ce  qu'est  un  pack  :  c'est  un  ensemble  de  solutions  que  l'on  choisit  soi-­‐même,  et  qui  concerne  le  bâti  ;  défini  par  type,  zone  climatique,  orientation,  traitement  de  l'ambiance,  taux  de  surface  vitrée.  Cela  mériterait  vraiment  d'apparaître  plus  en  amont.  Et  répète  un  peu  ce  qu'il  y  avait  avant.  

p  53  :  nouvelle  définition  d'un  pack  :  en  fait,  il  s'agit  de  l'utilitaire  avec  toutes  les  informations  à  l'intérieur...  "systèmes"  définis  comme  des  "composant  du  bâti"  ?  "les  solutions  climhybu"  :  la  phrase  laisse  à  penser  qu'il  s'agit  de  toutes  les  solutions  présentées,  or  je  ne  pense  pas  que  ce  soit  le  cas  ;  ensuite,  on  parle  de  "pratique  climhybu"  :  encore  une  nouvelle  dénomination...  D'après  la  dernière  phrase  :  les  packs  correspondent-­‐ils  à  ce  qui  est  entré  en  programmation  à  l'intérieur  du  logiciel  pour  que  quand  on  effectue  les  choix  des  caractéristiques  l'utilitaire  puisse  afficher  les  résultats  ?  dans  ce  cas,  est-­‐ce  qu'il  est  utile  que  l'utilisateur  en  soit  "conscient"  ?    

p  56  :  caractéristiques  (tableau  des  parois)  à  mettre  dans  l'aide  de  l'utilitaire  ?  Ou  alors  l'utilitaire  a  pour  objet  de  ne  pas  du  tout  être  technique  ?  

p  57  :  L'efficacité  globale  dans  le  tableau  correspond-­‐elle  aux  valeurs  proposées  par  défaut  de  l'utilitaire  ?    L'efficacité  de  0.8  pour  les  radiateurs  parait  faible  (0.9  ?)  L'efficacité  des  émetteurs  ne  semble  pas  être  prise  en  compte  ;  pourquoi  a-­‐t-­‐on  les  mêmes  valeurs  lorsqu'il  s'agit  d'un  plancher,  de  ventilo  convecteurs,  ou  de  poutre  à  eau  ?  L'efficacité  d'un  réseau  de  chaleur  dépend  complètement  du  réseau  considéré  ;  à  quoi  correspond  la  valeur  prise  ?  

 Remarques  générales  

Le  vocabulaire  utilisé  mériterait  à  être  défini  très  clairement  en  amont  du  guide  :    -­‐  "climhybu"  (boite  à  outil),  "niveau  climhybu"  (solutions  retenues  pour  un  projet  "optimal"  ?),  "concept  Climhybu"  (approche  globale  associant  conception  bioclimatique,  utilisation  énergies  renouvelables  extérieures,  installations  techniques  efficaces  et  bien  gérées...),  "bâtiments  climhybu"  (avec  niveau  climhybu  ?),  "pratique  climhybu",  ...  -­‐  pack  de  solutions,  solutions,  ...  Tous  ces  termes  ne  sont  peut-­‐être  pas  nécessaires,  ils  compliquent  et  embrouillent  rapidement  le  lecteur.  La  conception  est  déjà  compliquée,  ça  ne  va  pas  dans  le  sens  de  la  simplification  !  

Globalement,  il  s'agit  d'un  guide  de  bonne  conception  de  bureaux,  avec  mise  en  valeur  de  la  Vnat  etc.,  et  avec  des  bonnes  pratiques  ;  le  terme  "climhybu"  a  finalement  tendance  à  compliquer  ;  pourquoi  ne  pas  parler  simplement  de  "bonnes  pratiques"  et  de  solutions  "optimisées"  ?  

les  parties  1  et  2  se  recoupent  parfois  (PV  par  exemple)  ;  distinction  à  faire  de  manière  plus  claire  ?  La  présence  d'un  commaire  aidera  également  à  la  compréhension  

Dans  le  guide,  il  est  fait  état  de  beaucoup  de  problèmes,  d'intéractions  pas  évidentes  à  gérer  conjointement,  de  compromis  à  avoir  etc.,  ce  qui  est  logique  car  il  n'y  a  pas  une  réponse  toute  faite  à  donner.  Cependant,  de  manière  générale,  le  guide  décrit  tout  cela  sans  donner  vraiment  les  clefs  pour  réaliser  les  choix  :    par  exemple,  concernant  les  protections  solaires,  le  guide  décrit  qu'il  y  a  beaucoup  de  paramètres  à  prendre  en  compte  dans  le  choix,  qu'il  existe  tels  et  tels  types  de  protections  solaires,  mais  nulle  part  (sauf  erreur)  il  est  par  exemple  conseillé  de  privilégier  des  protections  extérieures  lorsque  c'est  possible,  de  privilégier  des  protections  mobiles  pour  ne  pas  dégrader  l'éclairage  naturel,  etc  etc.  

 

Page 142: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   13  

 Les  fiches  en  annexe  :  Il  est  Intéressant  d’avoir  les  solutions  listées  sous  forme  de  fiches.    -­‐  identifier  plus  clairement  les  solutions  «  Climhybu  »  qui  seront  ensuite  proposées  dans  le  logiciel.  -­‐  pourquoi  l’ossature  bois  n’est-­‐elle  pas  décrite  ?  -­‐  erreur  d’unité  dans  les  tableaux  d’éclairage  W  au  lieu  de  W/m²        

3.3. Retours  sur  l’utilitaire  Version  testée  :  V1    

Remarques  générales  Outil  relativement  rapide  à  prendre  en  main  même  si  certains  points  doivent  être  clarifiés  Résultats  avec  tendances  obtenus  très  rapidement,  choix  guidés  et  peu  nombreux  Le  fait  de  s'intéresser  à  une  façade  et  donc  à  une  orientation  est  intéressant  

Quel  public  ?  Utilisation  de  l'outil  à  quelle(s)  phase(s)  ?  

A  utiliser  très  en  amont  (en  pré-­‐programme  /  en  phase  concours)  Peut  être  utilisé  par  BE  HQE  et  servir  de  lien  entre  le  BE  et  la  MOUV  ou  l'archi  ;  pourrait  être  utilisé  par  architecte  si  le  vocabulaire  était  plus  simple  (cf.  remarques  plus  loin)  ;  utilisation  possible  par  services  techniques  de  la  maîtrise  d'ouvrage  

Outil  facile  à  prendre  en  main  ?    

Le  fait  que  les  cases  en  vert  correspondent  à  la  solution  "tout  Climhybu"  n'est  pas  direct  Première  question  qui  vient  à  l'esprit  :  "qu'est-­‐ce  que  "tout  climhybu"  ?  "  ;  ce  n'est  défini  nulle  part  (pas  dans  l'aide)  Préciser  à  quoi  correspondent  et  à  quoi  servent  les  cases  à  cocher  en  colonne  de  droite  (à  griser  si  non  utiles  dans  l'utilitaire)  

Analyse  sur  le  fond  

"Efficacité  annuelle"  :  terme  à  préciser  L'EER  du  groupe  froid  vaut  5,  cela  parait  trop  élevé  pour  un  GF  sur  air  (cas  classique)  Pas  d'indications  dans  la  colonne  "confort"  lorsque  le  bâtiment  est  choisi  climatisé  ;  or,  l'inertie  peut  par  exemple  jouer  un  rôle  sur  la  sensation  de  confort  des  occupants  (ambiance  à  plus  faible  température)  Caractéristiques  du  pack  climhybu  :    -­‐  Hauteur  :  il  manque  le  bâtiment  de  plain  pied,  qui  est  suffisamment  particulier  pour  mériter  d'être  séparé  -­‐  Orientation  :  il  faudrait  pouvoir  choisir  NE,  SE,  SO,  NO,  car  il  pourrait  y  avoir  des  différences  importantes  de  résultats  -­‐  %  de  surface  vitrée  :  prévoir  le  cas  entièrement  vitré  (peut  apparaître  dans  le  cas  d'une  rénovation)  -­‐  comment  valoriser  par  exemple  une  chaudière  bois  ?  avec  le  coefficient  annuel  ?  

Onglet  "enveloppe"  -­‐  perméabilité  :  terme  à  simplifier  pour  un  public  plus  large  ;  l'exprimer  plutôt  par  exemple  de  la  façon  suivante  :  minimale  (1.7)  /  traitée  (1.2)  /  performante  (1  ou  0.7)  ;  la  valeur  0.7  parait  très  optimiste,  sachant  que  l'on  a  peu  de  retours  en  tertiaire,  et  que  la  valeur  de  la  RT  2012  est  1.  

Page 143: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   14  

Onglet  "systèmes"  -­‐  Pour  l'éclairage,  remplacer  "gradateur"  par  "gradation  sur  sonde  de  luminosité"  car  il  ne  s'agit  pas  d'un  gradateur  manuel  par  exemple,  mais  bien  d'un  fonctionnement  par  sondes  -­‐  Eclairage  10  W/m²  plus  mauvais  qu'éclairage  12  W/m²  ?!  -­‐  Ventilation  :            -­‐  un  rendement  de  90%  ne  parait  pas  réalisable  en  toutes  conditions  (si  c'est  un  rendement  moyen)  ;  on  propose  de  partir  plutôt  sur  les  valeurs  suivantes  :  80  %  (échangeur  à  roue)  ;  65%  ;  50%  (par  exemple  échangeur  avec  batterie  chaude  dans  le  cas  d'un  bâtiment  tertiaire  proposant  des  soins)          -­‐  simple  flux  :  pourquoi  la  consommation  des  auxiliaires  de  ventilation  n'apparaît-­‐elle  pas  comme  fortement  diminuée  par  rapport  au  double  flux  ?          -­‐  de  manière  générale,  la  ventilation  s'entend-­‐elle  fonctionner  en  continu  ou  arrêtée  la  nuit  ?  point  à  préciser,  et  choix  à  donner  

Onglet  "baies"  -­‐  cas  store  intérieur  à  proposer  -­‐  store  extérieur  :  séparer  les  cas  fixe  /  mobile  -­‐  les  indications  dans  colonne  "solution  technique"  sont  trop  longues  et  pas  assez  claires,  c'est  trop  complexe  pour  quelqu'un  qui  ne  s'y  connait  pas  trop  ;  pourquoi  ne  pas  faire  :          -­‐  une  partie  en  proposant  différentes  valeurs  de  Uw  pour  la  performance  thermique  de  l'ensemble  menuisé  (2.1  /  1.6  DV  /  0.8  TV),          -­‐  une  autre  partie  distincte  sur  les  protections  solaires  (store  intérieur  /  store  ext  mobile  /  protection  ext  fixe  /  masque  /  contrôle  solaire)  

Analyse  sur  la  forme  

-­‐  smileys  de  différente  taille  suivant  le  nombre  de  smileys  qu'il  y  a  dans  la  case  ;  on  a  parfois  l'impression  qu'avoir  2  smileys  rouges  est  mieux  qu'en  avoir  un  seul  car  ce  dernier  est  plus  grand  !  -­‐  Pourquoi  avoir  séparé  "baies"  de  "enveloppe"  ?  -­‐  Efficacité  annuelle  :  on  croit  que  c'est  à  nous  de  la  rentrer,  alors  qu'une  proposition  est  donnée  par  le  logiciel  ;  indiquer  la  valeur  par  défaut,  et  proposer  de  la  modifier  -­‐  A  quoi  servent  les  couleurs  des  +,  ~  ?  s'agit-­‐il  du  bleu  pour  ce  qui  concerne  le  froid,  et  du  rouge  pour  ce  qui  concerne  le  chaud  ?  cela  porte  à  confusion  ;  tout  en  noir  serait  plus  logique  -­‐  Pourquoi  le  choix  de  la  production  de  chaud  et  de  froid  fait-­‐elle  partie  des  caractéristiques  générales  dans  le  cadre  en  haut  à  gauche  et  non  dans  les  onglets  d'aide  à  la  décision  ?  -­‐  onglet  baies  :  TV  /  DV  :  à  écrire  en  toutes  lettres  -­‐  paramètre  :  vitrage  clair...  ;  le  fait  que  le  vitrage  soit  clair  est  encore  écrit  dans  la  colonne  "solution  technique",  c'est  inutile  -­‐  par  rapport  à  quelle  solution  climhybu  se  compare-­‐t-­‐on  pour  les  parties  "vitrages  à  contrôle  solaire"  et  "masques"  ?  -­‐  la  présence  des  onglets  en  bas  à  gauche  n'est  pas  facilement  visible  ;  les  placer  de  préférence  en  haut,  au-­‐dessus  de  la  ligne  de  titre  du  tableaux  -­‐  le  cadre  en  haut  à  droite  mériterait  d'avoir  un  titre  que  l'on  comprenne  bien  à  quoi  cela  correspond  

Quelques  fautes  :    -­‐  Gradateur  et  non  graduateur  (éclairage)  -­‐  Standard  et  non  standart  (éclairage)  -­‐  Store  et  non  strore  (onglet  baies)  -­‐  remplissage  et  non  remplisaage  

Menu  -­‐  L'aide  proposée  est  trop  succincte  ;  il  faudrait  au  moins  y  définir  ce  que  l'on  entend  par  "pack  climhybu"  -­‐  "Valider"  ferme  l'utilitaire  -­‐  proposer  la  possibilité  d'enregistrer  le  cas  en  cours  -­‐  "quitter"  :  demander  validation,  car  sinon  quitte  directement  et  tout  est  perdu  -­‐  "impression"  ne  mène  à  rien  

     

Page 144: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   15  

 3.4. Retours  sur  le  logiciel  

Version  testée  :  V1    Expliciter  clairement  en  introduction  de  l’outil  :  Qu’est-­‐ce  que  Climhybu  ?  En  quoi  est-­‐il  différent  du  calcul  réglementaire  ?  ….    Etamines  fait  bien  la  distinction  entre  le  calcul  RT  et  les  calculs  de  STD.  Il  y  a  une  frayeur  que  soit  fait  un  amalgame  entre  le  calcul  RT  et  la  conception  puisque  l’interface  est  commune.    Il  faut  absolument  une  aide  dans  Climhybu  comme  cela  existe  déjà  dans  climawin.    Est-­‐ce  normal  de  devoir  lancer  le  calcul  à  chaque  ouverture  de  fichier  ?  Le  temps  de  calcul  est  assez  long.  Il  faudrait  un  indicateur  de  calcul  plus  grand.  Différencier  les  cases  spécifiques  pour  Climhybu.  Toute  modification  de  saisie  dans  l’onglet  Climhybu  a  un  impact  simultané  sur  le  calcul  RT  ;  déperditions  ,  charges.    Remarques  générales  :  Il   est   possible   de   faire   de   la   ventilation   naturelle   à   partir   d’une   certaine   température   en   la   saisissant  directement  dans  le  logiciel.    Le  Ubat  ne  devrait  pas  être  différent  dans  Climhybu  et  dans  Climawin.    Que  signifie  l’onglet  :  «  Autres  consommations  »  =  bureautique  ?    Dans  les  résultats  insérer  les  %  de  vitrages  par  façades/orientation.    "Surface  vitrée  du  bâtiment  (%)"  :  qu’est-­‐ce  ?  Pourquoi  en  besoins  n’y  a-­‐t-­‐il  que  du  latent  ?    Puits  climatiques  et  photovoltaïque  :  limiter  les  données  d’entrées  au  strict  nécessaire  disponible  dans  les  documents  fabricants.    Il  faudrait  pouvoir  avoir  une  ventilation  naturelle  la  journée  plus  un  système  la  nuit.    «  Système  spécifique  »  :  à  définir.    Eclaircir  ce  qu’il  faut  saisir  dans  les  apports  internes.    Ce   serait  bien  d’avoir   la  même  possibilité  que  pour   le  moteur  de   calcul  RT:   étude  de   faisabilité  avec   la  saisie  des  profils  par  heure      Gestion  des  protections  solaires  :  intitulés  incompréhensibles.  Essayer  de  lier  les  données  d’entrée  à  un  catalogue  fabricant.    

Page 145: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   16  

Historique  :  prévoir  une  explication  car  incompréhensible.    Lien  vers  l’utilitaire  :  quid  des  ponts  thermiques  ?  Les  données  d’entrées  des  zones  climatiques  et  de  l’  efficacité    ne  sont  pas  modifiés.    Y  a-­‐t-­‐il  vraiment  un  intérêt  à  lier  l’utilitaire  au  logiciel  ?      Pour  que  Climhybu  devienne  un  outil  de  conception  «  light  »  utilisable,  il  faudrait  :  

1-­‐ Pouvoir  disposer  de  fichiers  météo  par  département  2-­‐ Affiner  les  profils  d’occupation.  

 Remarques  complémentaires  :  

Fiches  -­‐  commentaires  

p  6  :  parois  opaques  :  ossature  bois  ?  Par  exemple  pour  les  parois  :  comment  les  différentes  possibilités  sont-­‐elles  prises  en  compte  dans  le  calcul  ?  p  6,  7  :  le  tableau  présente  différentes  solutions,  parfois  sur  des  lignes  différentes,  parfois  séparées  par  des  virgules  =>  y  a-­‐t-­‐il  une  différence  ?  Harmoniser  si  nécessaire  p  62  :  tableau  n°2  dernière  ligne  en  W/m²  et  non  en  W  ?  

Analyse  sur  la  forme  

-­‐  Temps  de  calcul  plutôt  long  ;  pourquoi  lors  du  calcul  une  fenêtre  ne  s'ouvre  pas,  comme  pour  les  calculs  dans  Climawin  ?  On  se  rendrait  plus  compte  de  là  où  on  en  est,  et  que  le  calcul  est  bien  en  cours  (sinon  c'est  peu  visible)  -­‐  Faire  apparaître  sur  fond  de  couleur  toutes  les  cases  propres  à  Climhybu,  c'est  essentiel  pour  savoir  ce  qu'il  faut  traiter  -­‐  historique  :  lorsque  la  souris  passe  dessus,  indique  "catalogue  des  générateurs"  -­‐  la  feuille  climhybu  n'apparait  pas  dans  la  barre  en  bas  comme  tous  les  fichiers  ouverts  sous  windows  =>  possibilité  de  "perdre"  la  fenêtre  climhybu  et  de  revenir  malgré  soi  dans  climawin  -­‐  quelques  problèmes  de  bug  -­‐  si  on  modifie  quelque  chose  sous  climhybu,  ça  modifie  sous  l'interface  climawin  ?  

Remarques  générales  

Dans  notre  cas,  il  ne  nous  est  pas  possible  de  comparer  les  résultats  obtenus  avec  des  résultats  STD  car  les  STD  datent,  n'ont  pas  été  faites  par  Etamine,  et  cela  nécessiterait  de  recaler  entièrement  toutes  les  hypothèses  On  voudrait  modéliser  le  principe  suivant  :  ventilation  naturelle  de  Tint  =  23°C  jusqu'à  Tint  =  26°C,  puis,  au-­‐delà,  utilisation  de  la  climatisation  ;  le  scénario  de  ventilation  naturelle  est  possible  ;  est-­‐ce  que  le  logiciel  prévoit  de  ne  pas  faire  fonctionner  la  climatisation  lorsqu'il  y  a  ventilation  naturelle  ?  et  donc  de  commencer  la  climatisation  à  partir  de  26°C  ?  

Page 146: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   17  

Analyse  des  résultats  bruts  -­‐  onglets  résultats  

 -­‐  onglet  "informations"  :  pourquoi  les  résultats  de  climhybu  sont-­‐ils  différents  des  résultats  climawin,  sans  rien  changer  au  fichier  (Ubat,  consommations  chauffage,  froid,  etc.)  ?  qu'y  a-­‐t-­‐il  d'inclus  dans  "autres"  consommations  ?  répartition  des  surfaces  de  baies  par  orientation  :  il  serait  intéressant  d'avoir  une  ligne  avec  la  surface  de  la  façade  et  le  %  de  surface  vitrée  de  la  façade  et  du  global  ;  à  quoi  correspond  "surface  vitrée  du  batiment  (%)"  ?  ce  n'est  pas  très  clair  -­‐  onglet  "besoins"  :  répartition  sensible  /  latent  ok  ?              -­‐  onglet  "générateur"  :  unité  pour  les  colonnes  "requis"  et  "conso"  ?  -­‐  onglet  "graphiques"  :    pour  un  repérage  plus  simple,  mettre  la  légende  dans  le  même  ordre  que  les  histogrammes  ;  mettre  les  onglets  conso/puissance/inconfort  en  haut  pour  être  visibles  ;  le  graphique  de  droite  indique  "tout  climhybu"  uniquement  pour  l'onglet  conso  :  est-­‐ce  que  c'est  normal  ?  quel  intérêt  de  devoir  changer  soi  même  l'onglet  pour  le  graphique  de  gauche  +  pour  le  graphique  de  droite  ;  pourquoi  les  2  graphiques  ne  changent-­‐ils  pas  en  même  temps  ?  -­‐  onglet  "comparaison  Climhybu"  :  couleurs  vertes  et  rouges  :  quand  on  est  en  rouge  c'est  qu'on  est  meilleur  que  "tout  climhybu"  :  ça  ne  semble  pas  logique    

arborescence  -­‐  consigne  de  froid  mise  par  défaut  à  19°C  ??  -­‐  si  je  choisis  "non  climatisé"  mais  que  ma  consigne  est  à  26°C,  et  les  VCV  avec  chauffage  /  clim,  une  conso  de  froid  est  calculée,  ainsi  que  des  heures  d'inconfort  >  26°C  :  comment  cela  se  fait-­‐il  ?  

puits  climatique  

-­‐  Moyenne  annuelle  de  la  température  extérieure  :  pourquoi  est-­‐ce  que  c'est  à  nous  de  la  rentrer  ?  Le  climat  n'est  pas  fourni  par  le  logiciel  ?  -­‐  quelles  que  soient  les  caractéristiques  du  puits  canadien,  ça  ne  change  rien  ni  aux  consommations  de  chaud  et  froid,  ni  au  nombre  d'heures  d'inconfort  :  y  a-­‐t-­‐il  un  bug  ?  

photovoltaïque  

-­‐  pertes  dues  au  ombrages  :  en  quelle  unité  ?  -­‐  intéressant  de  pouvoir  rentrer  la  "vraie"  orientation  des  panneaux  PV  -­‐  toutes  les  caractéristiques  demandées  sont-­‐elles  fournies  classiquement  dans  la  doct  PV  ou  non  ?  parait  difficile  à  renseigner  ;  (puissance  crête  par  m²  ?)  -­‐  est-­‐ce  que  les  changements  rentrés  ici  seront  pris  en  compte  si  on  revient  sous  climawin  ?  quel  est  le  lien  entre  les  2  interfaces  ?  

surventilation  

-­‐  pas  possible  d'avoir  une  ventilation  naturelle  la  journée  +  avec  système  la  nuit  ?    catalogue  "systèmes  de  surventilation"  :  où  est-­‐il  si  on  veut  y  accéder  directement  ?  -­‐  faut-­‐il  entendre  par  "système  spécifique"  :  une  ouverture  des  fenêtres  automatique,  ou  une  utilisation  de  ventilateurs  (et  donc  consos)  ?  Catalogue  de  systèmes  de  ventilation  :            -­‐  pour  info,  il  est  indiqué  dans  le  catalogue  des  systèmes  de  ventilation  "protections  solaire"            -­‐  pas  d'aide  associée  ?            -­‐  ratio  d'ouverture  été  se  lit  "rouvete",  pas  très  clair            -­‐  à  quoi  correspond  "valeurs  seuils  pour  la  température"  ?  -­‐  naturelle  par  ouverture  des  fenêtres  :  plusieurs  scénarios  selon  occupation  /  hiver  été  mi-­‐saison  /...  =>  intéressant  ;  essai  avec  une  surventilation  en  mi  saison  et  en  été,  en  occupation  ou  en  inoccupation,  plusieurs  scénarios  =>  aucune  modification  du  nombre  d'heures  d'inconfort  :  est-­‐ce  que  c'est  normal  ?  -­‐  nocturne  par  système  spécifique  :  on  peut  à  nouveau  choisir  occupation  /  inoccupation  :  pas  contradictoire  avec  le  fait  que  ce  soit  nocturne  ?  on  ne  rentre  pas  de  puissance  supplémentaire  s'il  y  a  des  ventilateurs  ?  

matériaux  à  changement  de  phase  

-­‐  testé  pour  voir  l'influence,  diminution  sensible  du  nombre  d'heures  d'inconfort  -­‐  si  on  dit  qu'il  y  en  a,  on  ne  le  décrit  pas  dans  les  parois  mais  uniquement  au  niveau  du  groupe  ?  Pourquoi  ?  

Page 147: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   18  

apports  internes  

-­‐  apports  internes  sensibles  en  occupation  :  à  quoi  est-­‐ce  que  cela  correspond  exactement  ?  personnes  ?  éclairage  ?  bureautique  ?  …  (il  y  a  une  case  autres  usages  ensuite…)  -­‐  influence  des  apports  logique  -­‐  possibilité  de  définir  un  profil  ?  Où  ?  

gestion  des  protections  solaires  

Catalogue  "protections  solaires"  :  -­‐  PO  /  P1  /  I1  plusieurs  fois,  on  ne  fait  donc  pas  la  distinction  facilement  -­‐  je  ne  comprends  pas  comment  P1  et  I1  fonctionnent  :  valeur  P1  quand  le  rayonnement  dépasse  les  …  W/m²  ?  -­‐  gestion  :  très  peu  de  changement  d'heures  d'inconfort,  aucun  changement  en  termes  de  consommation  de  chauffage  (je  m'attendais  à  les  voir  augmenter  ?)  

catalogues  on  remarque  que  des  solutions  Climhybu  ont  été  créées  dans  les  catalogues.  A  quoi  correspondent-­‐elles  par  rapport  aux  fiches  ?  N'y  a-­‐t-­‐il  pas  un  risque  que  l'on  change  soi-­‐même  les  caractéristiques  ?  

historique   comment  cela  fonctionne-­‐t-­‐il  ?  

baguette  magique  vers  utilitaire  

-­‐  possibilité  de  "valider"  :  qu'est-­‐ce  que  cela  implique  ?  ce  sera  simplement  enregistré  pour  quand  on  y  reviendra  ?  ou  alors  modifie  quelque  chose  dans  l'interface  climhybu  ?  -­‐  qu'est-­‐ce  que  cela  apporte  de  cocher  les  cases  ?  

 Résultats  Climhybu  sur  le  projet  étudié  :  

         

   

                                               en  corrigeant  26°C  de  consigne  l'été  au  lieu  de  19°C  !    

                                     

Page 148: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   19  

4. Construction  de  9.800m²  de  bureaux  à  Toulouse  

Page 149: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   20  

Plan étage courant :

Page 150: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   21  

Approche du calcul réglementaire déjà réalisé :

Page 151: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   22  

4.1. Fiche  d’identité    

Page 152: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   23  

Page 153: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   24  

4.2. Retours  sur  le  guide  et  ses  annexes  

Version  testée  :  V1    De  manière  générale,  le  guide  est  utile.  D’ailleurs,  Ginger  avait  obtenu  un  crédit  impôt  recherche  pour  réaliser  en  interne  un  tel  guide  à  des  fins  de  formation  des  jeunes  embauchés.  Il  y  a  cependant  un  danger  avec  un  tel  guide  à  usage  libre,  c’est  que  le  MO  estime  ne  plus  avoir  besoin  de  BET.    Le  guide  s’adresse  plutôt  à  des  jeunes  thermiciens  ou  des  chefs  de  projet  Tout  Corps  d’état.    Il  faudrait  que  la  partie  bâti  du  guide  soit  améliorée  pour  devenir  une  aide  au  choix  des  solutions  de  conception.  Pour  la  partie  photovoltaïque,  il  faut  mettre  à  jour  le  guide  avec  le  nouvel  arrêté  qui  a  été  publié  sur  les  tarifs  de  rachat.    

   

Page 154: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   25  

 4.3. Retours  sur  l’utilitaire  

Version  testée  :  V1   L’utilitaire est utile mais là aussi danger vis-à-vis du Maitre d’ouvrage qui pourrait penser à se passer de BET. Il faut clarifier la légende qui n’est pas intuitive au premier abord.

4.4. Retours  sur  le  logiciel  Version  testée  :  V2   Le calcul RT2005 avait été réalisé avec un autre logiciel que BBS Slama, il a donc été entièrement ressaisi dans le logiciel afin de pouvoir procéder à l’expérimentation. L’utilisateur dispose de 2 écrans en continu et le logiciel ne permet pas de bloquer la fonctionnalité sur un seul écran ce qui rend la lecture difficile. L’écran d’accueil avec les récapitulatifs des surfaces vitrées ; Ubat ; … est intéressant. Il est dommage de ne pas avoir d’orientation intermédiaires (sud-est ; sud-ouest ; …). Les résultats de chauffage et de refroidissement sont très différents de ceux du calcul RT, mais cela vient probablement des apports internes qui n’ont pas été saisis avec attention. De manière générale, il est primordial de disposer d’une notice explicative du logiciel Climawin, la prise en main n’est pas du tout intuitive. Le projet était déjà BBC donc les solutions Climhybu n’ont pas été utilisées pour optimiser le projet.

Page 155: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   26  

Le logiciel Climhybu est rassurant car il utilise des données d’entrée similaires à la RT et se base sur des solutions éprouvées. Le risque est de trop simplifier le métier de l’ingénierie et de ne plus prendre de recul par rapport aux projets. Le logiciel Climhybu ne peut en aucun cas remplacer un logiciel de simulation dynamique, il peut juste permettre de compléter certaines simulations quand le budget est restreint ou les délais courts.

Page 156: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   27  

5. Construction  de  1600m²  de  bureaux  à  Saint-­‐Denis  (93)  

Page 157: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   28  

5.1. Fiche  d’identité    

Page 158: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   29  

5.2. Retours  sur  le  guide  et  ses  annexes  Version  testée  :  V2    

       

5.3. Retours  sur  l’utilitaire  Version  testée  :  V2  

Page 159: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   30  

5.4. Retours  sur  le  logiciel  

Version  testée  :  V3   De  manière  générale,  le  logiciel  Climhybu  est  intéressant  car  il  permet  d’avoir  une  première  approche  de  conception  sans  avoir  à  ressaisir  l’ensemble  des  données  dans  un  autre  logiciel.  Mais  il  ne  peut  pour  l’instant  en  aucun  cas  remplacer  les  logiciels  usuels  qui  permettent    d’obtenir  des  courbes  monotones  de  chauffage  pour  réaliser  le  dimensionnement  des  émetteurs  ;  d’avoir  des  courbes  d’évolution  de  températures  …  Il  faudra  faire  très  attention  à  ce  que  cela  ne  créé  pas  une  confusion  auprès  des  BET,  surtout  des  débutants,  sur  la  différence  entre  logiciel  réglementaire  et  logiciel  de  conception.  Il  est  impératif  de  disposer  d’un  manuel  d’aide  à  la  saisie.  Il  serait  bien  lors  de  l’ouverture  de  Climhybu  d’avoir  une  synthèse  des  objectifs  de  ces  fonctionnalités  et  de  cadrer  les  limites.  

1. Saisie  au  niveau  du  bâtiment    Photovoltaïque  :    

-­‐ Facteur  de  transparence  :  à  quoi  cela  correspond  ?  -­‐ Rendement  de  la  famille  :  proposer  des  valeurs  par  défaut  selon  les  familles  -­‐ Coefficient  «  noct  »  :  est  ce  possible  de  le  trouver  sur  les  avis  techniques  des  panneaux  ?  -­‐ Pertes  dues  aux  ombrages  :  données  normalement  issues  de  calculs  type  PV  syst  donc  difficiles  de  

les  saisir  -­‐ Rendement  câblage  :  données  normalement  issues  de  calculs  type  PV  syst  donc  difficiles  de  les  

saisir    Eclairage  artificiel  :    

-­‐ Le  choix  «  éteint  »  ou  «  allumé  »  est  étrange,  en  particulier  pour  une  saisie  à  l’échelle  du  bâtiment  :  pas  intuitif  comme  demande    

Dérive  de  température  autorisée  ou  non  :  à  expliciter    Puits  canadien  :    

-­‐ Delta  air  :  un  même  nom  pour  deux  variables  différentes  (à  l’affichage)  et  ces  2  valeurs  ne  pourraient  elles  pas  être  issues  du  fichier  météo  ?    

2. Saisie  au  niveau  de  la  zone    

Scénarios  d’occupation  :    

-­‐ Profil  de  base  d’occupation  :  «  moyen  »  mais  non  modifiable  et  non  visible  -­‐ Profil  d’occupation  :  doit  respecter  le  profil  de  base  que  l’on  ne  connaît  pas  !  

Quelles  différences  entre  les  deux  ?    

Page 160: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   31  

3. Saisie  au  niveau  du  groupe    

Sur-­‐ventilation  :    

-­‐ Valeur  seuil  pour  la  température  :  à  expliciter  -­‐ La  variable  Rouvete  est  présente  dans  les  trois  scenarii  (froid,  chaud  et  mi-­‐saison).  Ne  faut-­‐il  pas  la  

décliner  selon  Rouvhiv  et  Rouvmi  par  exemple  ?    

     Apports  internes  :    

-­‐ Il  y  a  un  problème  d’unité  dans  l’encart  d’aide  du  bas  pour  les  apports  en  humidité  (ne  doivent  pas  être  en  W/m²)  

-­‐ Quelle  différence  entre  «  apports  internes  sensibles  en  inoccupation  »  et  «  apports  internes  sensibles  autres  en  inoccupation  »  ?      

   

MCP  :  OK  il  est  possible  de  rentrer  toutes  les  données.    

Page 161: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

NT   Climhybu  –  Expérimentation  phases  2  et  3   32  

6. Conclusions  de  l’expérimentation   Ces phases 2 et 3 de l’expérimentation ont permis :

-­‐ Sur la forme, d’améliorer le format des outils, de corriger les fautes de frappe,… -­‐ Sur le fond : de faire évoluer les contenus techniques des différents outils.

La quasi intégralité des remarques a été insérée dans le guide et les fiches en annexe. .

Page 162: CLIMatisation HYbride des immeubles de BUreaux · 2 RÉSUMÉ CLIMATISATION HYBRIDE DES IMMEUBLES DE BUREAUX Une boîte à outils d’aide à la décision pour la conception et la

ANNEXE 7

COMPTES-RENDUS DE REUNIONS