PFE Rapport V2.pdf

Lenouvel / Casado-Martin / 35 30/07/11

Groupe : Jean-luc Lenouvel

Gema Casado-Martin

Spécialités :

D.U. Energies renouvelables et bâtiment

Ingénieur du bâtiment

RAPPORT DE PROJET DE FIN D'ETUDES

Rénovation Thermique de Bâtiment Anciens

Promotion 2010

Partenaire : ARIM Lorraine

Adresse postale : 160, rue Saint Didier - B.P. 70 254

54 005 NANCY Cedex

Contact Partenaire : Anthony KOENIG

Tuteur Polytech Annecy-Chambéry : Bernard SOUYRI


Nous tenons à remercier notre responsable universitaire, Monsieur SOUYRI, professeur à

POLYTECH Annecy-Chambéry pour nous avoir encadré et conseillé tout au long de ce projet de

fin d‟études ainsi que Monsieur Olivier FERRY pour ses conseils judicieux.

Nous remercions également Monsieur KOENIG, représentant de l‟ARIM , pour tous ses

renseignements , qui nous ont permis d‟avancer.


Sommaire

RAPPORT DE PROJET DE FIN D'ETUDES ________________________________________ 1

Introduction ____________________________________________________________________ 4

Objectifs du PFE ________________________________________________________________ 5

Présentation de l’ARIM __________________________________________________________ 5

Les bâtiments anciens de la Ville de Nancy ___________________________________________ 6

1.1 Historique _______________________________________________________________________ 6

1.2 Descriptif Architectural de l’immeuble exemple _______________________________________ 6

1.3 Approche bioclimatique ___________________________________________________________ 8

Approche qualitative de l’immeuble. Etat des lieux actuel . _____________________________ 13

2.1 Questionnaire ___________________________________________________________________ 13

2 .2 Usage__________________________________________________________________________ 13

2.3 Consommation __________________________________________________________________ 14

2.4 L’humidité dans l’escalier ________________________________________________________ 16

Rénovation Thermique & Energétique de l’immeuble : ________________________________ 17

3.1 Modélisation de deux appartements _________________________________________________ 17

3.2 Méthodologie ___________________________________________________________________ 17 3.2.1 Actions sur l'immeuble : ________________________________________________________________ 17

3.2.2 Approche énergie primaire ______________________________________________________________ 23

3.2.3 Confort été & hiver ___________________________________________________________________ 24

3.2.4 Résultats au premier & second étages _____________________________________________________ 24

3.2.5 Mise en œuvre des solutions : isolation, E.C.S. solaire et V.M.C.double flux ______________________ 26

Généralisation & Conclusion _____________________________________________________ 30

1. Réutilsation de la démarche ________________________________________________________ 30

2. Problème restant à résoudre : _______________________________________________________ 33

3. Points faibles humidité _____________________________________________________________ 33

4. Réseaux de chaleur ________________________________________________________________ 34


Introduction

Ce projet s‟inscrit dans la démarche globale «Nancy Renaissance 2012 » du grand Nancy.

Il a pour objet d‟affirmer le cœur d'agglomération, secteur sauvegardé, un des plus riches de France

avec ses 3 villes historiques : la ville vieille, la ville neuve et la ville du 18ème .

Il s'agit d'un diagnostic avant étude pré-opérationnelle d'OPAH. Des immeubles ont été détectés par

l'ARIM Lorraine qui ont été jugés comme pertinent à analyser.. Un immeuble représentatif parmi ce

panel a fait l'objet d'une analyse plus précise, il est du XVIème siècle .

Le thème central du PFE est la réhabilitation de bâtiments dans un quartier du XVIème siècle.

La dimension urbaine n‟est pas à négliger. Concrètement pour des raisons de temps nous avons

focalisé sur un immeuble au 93 grande rue, que nous allons analyser et synthétiser, l'une des

dimensions primordiale du sujet est prendre sérieusement en considération la dimension spécifique

de ce type d'habitat. Dès l'amont un petit dossier de synthèse du comportement bioclimatique

théorique du bâtiment dans l‟îlot est prévu. Un curetage a fait disparaître le cœur d'îlot, ce qui nous

amènera à considérer la réponse adaptée due au déséquilibre que cela a dû engendrer. Enfin, il faut

prendre en compte à hauteur égale le confort d‟été avec celui d‟hiver.

Plan de travail

1. Récapitulatif des informations nécessaires

2. Organisation d'une visite sur place la dernier semaine de janvier.

3. Caractéristiques du site et de l'implantation caractéristiques bioclimatique du bâtiment à

l'intérieur de l'îlot.

4. Réunion chaque semaine avec le responsable PFE.

5. Simulation sur Pléiades 1er

étage et 2ème

étage avec l‟état actuel.

(consommation actuelle) + WUFI (pour l'humidité) + logiciel pont thermique

6. Analyse des résultats.

7. Simulation sur Pléïades 1er

étage, 2ème

étage avec les modifications (isolations, vitrages,

double flux individuel ou collective, ponts thermiques, portes, fenêtres, isolation de

15cm...)+ WUFI (pour l'humidité) + logiciel pont thermique. Facteur en bas et en haut.

8. Comparer la consommation global par rapport l‟état actuel parmi les mieux.

9. Stratégie de rénovation : prendre des décisions techniques pour le bâti.

10. Généralisation pour la réutilisation de la démarche.


Objectifs du PFE

1. Evaluer l‟état énergétique actuel de l‟immeuble

2. Proposer des solutions d‟amélioration, par ordre de priorité.

3. Evaluer l‟impact des améliorations sur le comportement thermique et hydrique.

4. Stratégie de rénovation

5. Réutilisation de la démarche.

Présentation de l’ARIM

L‟ARIM Lorraine : Association de Restauration Immobilière de la Région Lorraine

C'est un partenaire des collectivités locales, territoriales et de l‟état pour toutes les problématiques

qui relèvent de l‟habitat, de l‟aménagement, de l‟urbanisme et du développement durable du

territoire.

Elle met en œuvre des OPAH (Opérations Programmées d‟Amélioration de l‟Habitat) et participe à

la réflexion sur l‟avenir des quartiers HLM (Habitat à Loyer Modéré).C'est un partenaire qui

anticipe les problématiques de gestion de l‟espace et de l‟habitat.

Habitat, enjeux économiques et sociaux, patrimoine historique, développement durable ou encore

revitalisation de secteurs en crise, toutes les problématiques urbaines et rurales sont étudiées et

opérées au sein de l‟ARIM Lorraine.


Les bâtiments anciens de la Ville de Nancy

1.1 Historique

A Nancy, on ne dit pas la « vieille-ville » mais la « ville-vieille ».

Elle s‟étend du nord des places Stanislas et Carrière jusqu'à la Porte de la Craffe qui ouvre sur le

quartier des III Maisons.

Premier site bâti de la ville, on peut encore y contempler quelques vestiges des anciennes

fortifications qui entouraient la ville médiévale, dont la porte de la Craffe datant du XIVe siècle. Le

palais Ducal est un bâtiment du XVIe siècle. Avec sa porterie, typique du style gothique

flamboyant, il abrite aujourd'hui le musée historique lorrain.

Jouxtant le palais, l'église des Cordeliers renferme les tombeaux des ducs de Lorraine.

La ville-vieille conserve également de nombreux édifices renaissance (hôtel de Lillebonne, hôtel

d'Haussonville) ainsi que quelques hôtels classiques (Hôtel Ferraris, Hôtel des Loups).

On peut citer la place Saint-Epvre, au centre du quartier que la basilique du même nom domine.

1.2 Descriptif Architectural de l’immeuble exemple

L‟immeuble est situé en plein cœur de la ville ancienne du 16éme siècle surnommée « Nancy cœur

de ville » en face du palais Ducal.

Plan de situation Façade principale

Il s‟agit d‟un immeuble de type courant construit au XVIème siècle, modifié au XVIIIème siècle il

a été complètement restructuré à l'intérieur au XIXème siècle (cage d'escalier, cheminées...). Le

cœur d'îlot a été cureté dans les années 1980.


Au rez-de-chaussée il y a le commerce, au premier étage un appartement, idem au second et un

appartement au troisième étage qui se poursuit dans les combles qui sont habitées.

Par contre les murs de façade sont plus proches de 40 cm que de 50 cm.

La hauteur du plafond au premier niveau est de 2,60 m.

La cave voûtée à un seul niveau mesure seulement 1,60 de hauteur, on s'y tient courbé.

La charpente sous toiture est isolée et habitée.

Le plafond n'est en général plus apparent, pour des besoins d'isolation phonique ont les poutres ont

été depuis longtemps recouvertes.

Les fenêtres sont de dimensions variables. Au premier étage côté rue c'est 2 m de haut .

Il y a deux cheminées dans l'appartement visitable mais elle sert de ventilation pour le chauffage,

une chaudière au gaz alimentant des radiateurs anciens.

La façade arrière Plan de l’appartement du premier étage

La cour intérieure a été couverte, c'est une extension du commerce (toit en verre épais de 5 cm)

Le second bâtiment en arrière cour a disparu mais il subsiste l'aile qui relié l'ensemble ajouté au

XIXème siècle.


1.3 Approche bioclimatique L‟architecture bioclimatique rétablit l‟architecture dans son rapport à l‟occupant et aux climats

extérieurs et intérieurs (les ambiances).Le climat influe principalement sur la forme et l‟orientation

du bâti.

Isolation performante et bonne inertie sont préconisées pour que la maison soit réellement économe.

Pensée dès le début d‟un projet cette approche ne doit pas constituer une contrainte mais un plus

pour se protéger du climat et profiter des ressources naturelles pour le réchauffement et l‟éclairage

des pièces.

Grands principes de l’architecture bioclimatique :

Orientation optimisée en fonction des vents dominants, et du soleil.

Volume compact pour limiter les déperditions.

Socle massif pour l‟inertie.

Ouvertures orientées au sud.

Pièces de vie au sud.

Protections adéquates.

De la forme :

La forme de l‟enveloppe doit être relativement compacte et s‟adapter aux conditions extérieures

comme le vent ou l‟ensoleillement. On voit que ces bâtiments :

- en ne considérant que les étages, leur forme est un parallélépipède approchant le cube (excepté

deux bâtiments) :

( 3 étages de 3 mètres sur 9 mètres de profondeur avec un toit pratiquement plat donnent :

Soit Hauteur = 9 m, Profondeur = 8+1 m Largeur = 7 à 8m.

Comme en milieu urbain ils sont collés les uns aux autres afin de diminuer les déperditions thermiques collectives.

De 0,29/m Le coefficient de forme de l‟îlot est ici un coefficient excellent. Il indique le degré

d‟exposition du bâtiment aux conditions climatiques ambiantes.

Utilisation de la lumière solaire:

Une maison bioclimatique est conçue pour profiter de l‟éclairage et de la chaleur naturels.

L‟enveloppe du bâtiment et son orientation sont prépondérants et transforment le climat extérieur

instable et inconfortable en un climat intérieur agréable avec astuces et bon sens. La Lorraine

bénéficie d‟une insolation importante, et d‟étés chauds. L‟ensoleillement se décompose en deux

caractéristiques principales : la trajectoire du soleil et la durée d‟exposition.

L‟architecture solaire passive se distingue par la performance de l‟enveloppe et des gains solaires

directs utiles pour . raccourcir la saison de chauffage. Tout en ne grevant pas le confort d‟été.

Actuellement la saison de chauffage dure de fin Septembre à début Mai, l‟objectif est de la réduire

de 40% soit de début novembre à mi- mars.


Du rôle de l’inertie conjuguée avec les caprices du soleil:

L‟inertie d‟un bâtiment mesure sa capacité à stocker la chaleur à en différer la restitution et atténuer

l‟effet des surchauffes dues aux apports solaires d‟été. Avec des murs de 50 cm en façades et des

refends et mitoyen du même ordre l‟inertie est assurée.

A - Confort d'hiver dans la partie habitée (logique du chaud)

CAPTER STOCKER DISTRIBUER CONSERVER

Ouvertures, orientations,

inclinaisons, masques gênants

Inertie par absorption Répartition possible dans les

différentes pièces et niveaux

Isolation, compacité,

présence d'espaces tampons

CAPTER : l‟objectif est de capter annuellement de l‟ordre d‟un Mégawatt heure utile pour

un appartement d‟une cinquantaine de m². Avec les ouvertures de fenêtres à disposition et

les masques existants.

DISTRIBUER : l‟objectif est de distribuer le rayonnement, par amélioration des qualités

rayonnantes et transférantes des surfaces captrices et des cloisons réceptrices ; De

distribuer la chaleur par portes ouvertes et ventilation forcée lorsque ce n‟est pas suffisant

afin d‟optimiser l‟usage de l‟air chaud.

STOCKER : l‟objectif est de ne pas isoler les parois qui sont directement „accessibles‟ aux

rayons solaires, et optimiser le captage par recouvrement des surfaces adaptées des murs et

plafonds.

CONSERVER : avec le coefficient de forme préexistant, la faible disponibilité en espace

tampon, l‟isolation se fera – avec le respect du fonctionnement existant des murs, par

l‟intérieur sur des surfaces non immédiatement accessibles par les rayons solaires.

B - Confort d'été dans la partie habitée (logique du froid)

CONTROLER ÉVITER VENTILER (Refroidir

naturellement)

(Orientations, inclinaisons et

protections des ouvertures, ouest et

sud principalement, dispositifs

d'ombrage, etc.

les apports de chaleur : échauffement

des murs et de la toiture directement en

rapport avec l'habitat, conductance,

surface/volume, espaces tampons

inertie…

(Possibilité de ventilation

"traversante" la nuit, évacuation

verticale, inertie utile, dispositif

de rafraîchissement particulier,


Le Contexte climatique

Situation géographique et climat

A la limite d‟un climat océanique et d‟un climat

semi-continental, avec des pluies d‟été souvent

orageuses et des hivers relativement rudes et secs,

la Meurthe et Moselle subit des influences

océaniques et continentales

Le climat est océanique avec nuance continentale,

alterne des hivers rigoureux avec des étés parfois

chauds .

Ceci implique des températures très contrastées entre

les saisons (gelées - canicules). Les précipitations

sont cependant modérées et rarement violentes et les

vents généralement faibles sans direction dominante.

Les saisons « hiver-été » sont bien marquées, et les

saisons intermédiaires « automne-printemps » sont

brèves. Parmi les zones du département, le

VERNOIS, s‟étendant entre les vallées de la Moselle

et de la Meurthe présente des amplitudes thermiques

annuelles fortes signe d „une influence continentale

sensible.

Dans ce contexte un soin aussi important doit être apporté au confort d‟été qu‟au confort d‟hiver.

Site Nancy est à une altitude de 290 m ; Latitude : 46° 20' 56'' Nord Longitude : 4° 41' 60'' Est

Les Vents sont surtout du nord est (l‟hiver) et du sud ouest.

Températures :

TEMPERATURE MAXIMALES ABSOLUES TEMPERATURES MINIMALES ABSOLUES

De grands écarts d’une année sur l’autre sont possibles en hiver comme en été

Gisement solaire

un caractère très diffus en automne et hiver. Ensoleillement/mois Une amplitude été-hiver marquée DUREES CUMULEES D‟ENSOLEILLEMENT = 1652 heures

La dimension lumière diffuse n‟est pas à négliger, et les protections d‟été sont indispensables.


De la pluie à la gelée

Hauteurs mensuelles moyennes, 1MM= 1L/M² Un hiver rigoureux : Presque 3 mois de gelée/an

Le risque de fortes gelées succédant à une saison de pluie, n‟est pas négligeable. La quantité de pluie moyenne en Meurthe et Moselle: 800 à 900 litres. en France: Env. 900 litres/m2.an.

la période contractuelle de chauffage part de début septembre à fin mai.

DJU18 Sept. Oct. Nov. Déc. Janv. Fév. Mars Avril Mai Juin

Nancy 106 246 393 493 518 436 384 284 174 72 3106 DJU18 Degrés Jours Unifiés (calculés sur 30 ans, à partir de températures minimales et

maximales quotidiennes)

Cumul des degrés jours inférieurs à 18°C pour les départements de la région Lorraine (en degrés) Meurthe et Moselle

1999 2 741,5

2005 2 849,6

Moyenne sur 30 ans 3 047,9

Source : Météo France

DJU : Dégrés Jours Unifiés. Les degrés jours unifiés permettent de connaître la sévérité du climat. Ils

sont obtenus à partir des températures moyennes quotidiennes. Les degrés-jours sont calculés généralement sur une base de 18°C (d'où l'appellation DJU-base 18). Lorsque la température moyenne

du jour est supérieure ou égale à 18°C, l'écart est compté nul.

Eclairage à l’intérieur des logements

Début février, par une journée fortement enneigée, les mesures effectuée à midi dans

l‟appartement du 1er étage donnaient les valeurs suivantes :

Pièce Valeur en Lux Veleurs en Watt/m² **

Salon 3325 33 - 46

Cuisine 3325 33 - 46

Couloir 1 100 1 – 1,4

Chambre 1 1032 10 - 14

Chambre 2 2017 20 - 28

Salle de bain 1223 12 - 17

Couloir 2 1032 10 - 14

** en considérant 1 W/m² = 100 à 140 lumens.


L‟éclairement intérieur est correct à midi , même par une journée de début février peu lumineuse à

l‟extérieur. La moitié de l‟éclairement extérieur est perçue à l‟intérieur des pièces „principales‟ :

Déperditions:

De 7500 kWh/an pour les façades Nord Est et Sud Ouest, les déperditions sont équilibrées entre

paroi nord et paroi sud .

Cette paroi sud bénéficie d‟un apport solaire accru depuis un curetage du centre d‟îlot effectué au

début des années 80. Les parois en pierre calcaire de 50 cm ont une quasi absence de résistance

thermique.


Approche qualitative de l’immeuble. Etat des lieux actuel .

2.1 Questionnaire Notre visite a eu lieu le 1

er Février . La récapitulatif des informations nécessaires , ont été trouvés à

travers une enquête de voisinage.

Voici les points les plus importants qu‟on leur a demandé d‟évaluer :

Confort général

Etat général du bâtiment

Confort thermique et acoustique

Ventilation de logement

Climatisation

Consommation annuelle

Type de fenêtres

Humidité

Système de chauffage et énergie utilisées

Problèmes d‟isolation

2 .2 Usage

Au rez-de-chaussée il y a un restaurant pouvant accueillir 20 personnes.

Au premier étage vit un couple qui venait d‟emménager qui ne pouvait pas répondre à

toutes les questions. Si la plupart des travaux sont déjà en cours dans l'appartement visitable,

les parties communes sont prévues pour la rénovation complète plus tard.

Au deuxième étage de 52 m² habite une femme qui a répondu à toute l‟enquête, ce qui nous

a permis d‟effectuer une simulation fiable.

Les occupants du troisième étage étaient absents.


2.3 Consommation La location du 2

nd étage , une personne, y résidant depuis plusieurs mois , une douche et chauffage

particulier au gaz, les charges étant tous les 2 mois de 20 € TTC/électricité et de 66 € TTC de

chauffage au gaz naturel fait apparaître une consommation globale approximative de 104 kWh

/m².an en PCI ou 116 kWh /m².an en PCS pour le gaz.

Ne sachant pas si c‟était une chaudière à condensation, nous garderons la fourchette :

Postes Chaudière normale Chaudière à condensation

Consommation estimée kWh/m².an 104 116

Moins les pertes de chaudière

rendement estimé à 85%

88,4 98,6

Sans l‟E.C.S. 15,7 kWh/m².an 72,7 82,9

Apport appareils 9,5 kWh /m²an 82,2 92,4

apport métabolique 10,8 kWh /m²an 93 103,2

Consommation d‟E.C.S. estimée à 15,7 kWh/m².an à raison de 35 litres d‟E.C.S. à 60°C par jour,

avec les températures du sol de Nancy

Si l‟on considère un rendement chaudière global de 85% à 90% ,

L‟apport interne dû aux usages de l‟électricité , que l‟on considérera ici totalement

transformé en gains utiles est de 9,5 kWh /m² an (d‟après facture).

L‟apport métabolique d‟une personne travaillant à l‟extérieur est 561 kWh annuels que l‟on

considérera encore totalement transformé en gains utiles , donne 10,8 kWh /m² an.

Ce qui fait un équivalent besoins chauffage à vide de 93 à 103 kWh /m² an.

L‟occupant déclare chauffer à plus de 20°C , sans avoir de thermomètre, il ajuste en

manœuvrant le bouton de consigne de la chaudière.

Le calcul avec modélisation de l‟appartement vide et sans appareils, donne 85 kWh/m².an avec les

caractéristiques :

Fenêtre Double vitrage 4 /12/ 4 mm huisserie bois d‟un Uw de 2,76 W/m².K et d‟un facteur

solaire de 0,53.

Les murs extérieurs présentent une résistance globale de 0,55 à 0,62 W .m²/K

Le plancher (et le plafond) présentent une résistance globale de 0,42 W .m²/K

Les cloisons fines intérieures sont des panneaux de plâtre de 5 cm.

Aucune ventilation externe (simple ou double flux) excepté la „ventilation naturelle‟

Aucun occupant

Aucune puissance dissipée

Consigne de température 22°C de 7h à 21 h, 20°C autrement,

Il n‟y a aucun masque proche ou d‟horizon créé.

La paroi traversante du séjour n‟est pas mitoyen identique et donne sur l‟extérieur.

- En rapprochant les deux résultats :

Equivalent besoins chauffage à vide de 93 à 103 kWh /m² an.

et besoins en chauffage par modélisation de l‟appartement vide à 85 kWh/m².an.

On considérera que la chaudière n‟est pas une chaudière à condensation.


Etiquette Energie

Avec un consommation de 116kWh/m².an à pour une surface habitable de 52 m², en évaluant la

SHON à 58 m², cela donne 104 kWh/m² SHON.an d‟énergie finale et primaire (aux standards

actuels) pour la consommation de chauffage et d‟E.C.S..

L'étiquette « énergie » présente le classement de la quantité d'énergie primaire ou consommation

énergétique pour le chauffage, la production d'eau chaude sanitaire et le refroidissement de la

maison évaluée selon une échelle de référence de A à G. Le classement sur cette échelle de sept

classes, sera fonction de la valeur du rapport de cette quantité d'énergie primaire sur la surface de

plancher hors œuvre net de la maison évalué(e) exprimée en kWh ep / m² SHON / an. Au niveau

classe ENERGIE vous êtes en classe C, correspondante à 104 kWh ep / m² SHON/ an soit dans la

consommation conventionnelle.

<=VOUS ETES ICI

DEPERDITIONS DE LA MAISON

Les déperditions de la maison en tenant compte des apports* = (Besoins en chauffage + apports

solaires (& internes ici non pris en compte) de la période de chauffage en kWh/m².an sont estimées

d‟après Pleïades à 6550 kWh/an soit = 126 kWh/m²SHAB.an

*apports solaires : apportés par le rayonnement solaire pendant la période de chauffage.


2.4 L’humidité dans l’escalier

Il y a des problème d'infiltrations d'eau dans la cage d'escalier. Ils sont produit par la gouttière

du toit. L‟enduit du mur est en ciment sur toute sa surface et le mur ne peut pas « respirer » en

conséquence l‟humidité reste dans le parois. Et le mur dégage des odeurs de moisi.

La cage d’escalier et les traces d’humidité Vue extérieure de l’escalier


Rénovation Thermique & Energétique de l’immeuble :

3.1 Modélisation de deux appartements

Rapport surface déperditive sur volume :

Objet géométrique 1er

étage 2nd

étage

Ratio Surface /volume

Coefficient de forme

0,36 0,31

Cette petite différence indique un léger handicap de départ (15%) qui à priori ne semble pas

insurmontable. Il est amplifié par le fait que l‟extension du 19ème

siècle a ses parois de petite

épaisseur, et un toit en zinc qui frôle la partie supérieure de la fenêtre.

3.2 Méthodologie

3.2.1 Actions sur l'immeuble :

3.2.1.1 Enveloppe

Une première action est de créer une enveloppe isolante et de manière homogène :

- qui respecte le fonctionnement perspirant du mur et ne créent pas ou peu de pont thermique.

- qui permette aux fenêtre de ne plus être des „trous thermiques dans les murs‟ .

- Dans l‟approche il faut tenir compte des „fausses mitoyenneté‟ c‟est à dire des murs mitoyens de

locaux non chauffés. Ces murs seront isolés en conséquence.

- Les fenêtres, leur fonction essentielle est d‟être un capteur solaire. La fraction solaire doit

dépasser 0,5.

Afin d‟atteindre un niveau de consommation de type RT2012, il est essentiel d‟améliorer les

performances thermiques de l‟enveloppe, et conserver une homogénéité de déperdition sur tous ses

composants : *

Au niveau des murs :

Murs extérieurs* : Avec au départ une résistance thermique des murs extérieurs de 0.53 à

0.62 (m².K)/W on ira à des valeurs de 3,6 à 3,8 (m².K)/W ( U de 0.27 à 0.25 W/(m².K))

tout en respectant les principes d‟homogénéité thermique des murs . L‟utilisation de

panneaux de Laine de bois, d‟épaisseur de 10 cm permet une isolation correcte, qui permet

la perspiration répartie, et sert de tampon thermique et hydrique.

Pour éviter l‟existence de ponts thermiques trop importants au niveau des murs mitoyens

(principe d‟homogénéité) la couche de laine de bois remontera sur une longueur de 2,2 m

* Un chapitre ANNEXE „Contrats avec les murs‟ traite des solutions à la perte du flux thermique dans les parois.


le long de ces murs. (Ce qui fera chuter le Psy de 1 à 0,4 W/m.K) Afin de garantir une

chute „douce‟ et progressive de la température dans ce mur, et le même gradient de

température que le reste du mur. Il ne sera pas plus „condensogène‟ que le reste du mur.

Confort d'été (logique du froid) :

En CONTROLANT les apports solaires externes :

. On diminue la conductance de plus par utilisation d‟isolants ayant des propriétés inertielles,

Cet aspect étant déjà favorisé par un bon coefficient de forme de l‟immeuble et une bonne

inertie des parois de refend non isolées.

Confort l’hiver :

CAPTER : des fenêtres possédant un bon facteur solaire ( > 0,50) sont disposées sur les

deux orientations :

- Au Nord Est elles améliorent l‟éclairement, améliorant le confort visuel et diminuant la

consommation de l‟éclairage.

Au Sud Ouest elles optimisent le rendement solaire, en devenant des capteurs efficaces.

Au niveau des menuiseries :

Détail sur le vitrage Tri-plus3CE :

Composition 4 mm / 12 mm / float 4 mm / 12 mm / 4 mm remplis au gaz rare

Performances:

Coefficient de transmission thermique: Ug 0,5 W/m2K Selon EN 673 _T 15K

Luminosité : Transmission lumineuse: TL 72% selon EN 410

Facteur solaire: g 52% selon EN 410

Respect des couleurs : Rendu des couleurs naturelles en transmission: Ra,D 96%

Son bon rendu de couleurs permet de conserver un haut niveau de confort visuel pour les fenêtres

Nord à fonction d‟éclairement.

La Porte devient une Porte bois isolante performante et sa résistance passe de 0,2 (m².K)/W

(U=5,00 W/(m².K)) à 1,25 (U= 0,80 W/(m².K)).

les fenêtres d‟une résistance initiale Rw de 0,36 (m².K)/W ( Uw de 2,76 W/(m².K)) passent

en adoptant des fenêtres à triple vitrage dites „passives‟, à une résistance de 1,37 (m².K)/W (

Uw de 0,73 W/(m².K))

Dotées d‟un bon facteur solaire (0,55) elles sont devenues de bonnes surfaces captrices.

Pour ces deux composantes de menuiserie, Une importance primordiale devra être apportée lors

de la pose à l‟absence de fuite d‟air sur le pourtour de la menuiserie.

Au niveau du toit:

- Quoique hors de propos de l‟étude, le dernier étage devra avoir une résistance thermique du toit

au moins égale à 5 (m².K)/W. (soit 40 à 50 cm d‟isolant sous toiture.)


Traitement des Ponts Thermiques :

Ce traitement est nécessaire en contexte :

1) D’abord pour éviter une migration incontrôlée de la vapeur d‟eau dans le mur à cet endroit.

2) Pour éviter des fuites thermiques pénalisantes :

Il consiste au niveau du mur de refend de remonter de 2,2 m le complexe isolant, et de renforcer la

résistance dans l‟angle. Et permettre ainsi de laisser “doucement” chuter la température à travers le

mur, tout en réduisant de 2/3 la valeur du pont thermique initial.

Le doublage du mur de refend La chute „maîtrisée‟ de la température.

Les ponts thermiques dus à l‟interface plancher-murs extérieurs sont relativement faibles, lorsqu‟on

prend comme hypothèse

Actions sur les parois intérieures & parois d’ajustement:

La répartition :

Dans les pièces à fonction de captation solaire, la stratégie d‟optimisation du stockage du flux

lumineux consiste à répartir ce flux rapidement sur toutes les parois, via la réflexion lumineuse et

infrarouge de réémission.

Et de le transmettre assez rapidement sur les autres pièces par des parois intérieures minces et très

diffusives.

Distribuer à l‟intérieur :

Les cloisons légères intermédiaires ( murs intérieurs de la cuisine et des toilettes) participent à la

diffusion rapide du rayonnement ainsi capté sur les autres murs et dans les autres pièces:

Surfaces et substrats

Plus une surface est émissive ET moins elle absorbe de rayonnement visible (absorptivité faible)

plus le volume de la pièce sera „enrichi en rayonnement infra rouge‟ et diffusé sur toutes ses

parois, ce qui participe à l‟amélioration de la température ressentie, et améliore le rendement du

capteur.

De plus, si le substrat juste sous-jacent des parois a peu d‟effusivité (plus vite le matériau se

réchauffe.), il participe à la réémission infrarouge, mais moins il stocke de chaleur.


Donc la composition de :

- surfaces composés de matériaux très émissifs et peu absorptifs avec

- substrats de sous couche peu effusifs

- matériaux de cloisons fines, très diffusifs composés sur l‟autre face des même types de surfaces.

Cela aura pour effet d‟améliorer la fonction de diffusion à travers les parois pour aboutir à un

stockage réparti global de l‟énergie captée.

Faible absorptivité et forte émissivité :Quelques matériaux de surface répondant à cette option

On retrouve les matériaux habituels d‟aménagement intérieur récents et plus anciens:

Plâtre blanc, Chaux, Peinture blanche, peinture à base d‟oxyde métallique, Papier, Laine.

En savoir plus : Voir l‟ANNEXE La luminance et les propriétés optiques des matériaux.

STOCKER : En mettant en valeur par cette distribution améliorée la forte inertie des murs de refend

intérieurs NON ISOLES , non directement accessibles à la lumière du Sud Ouest, la redistribution

décalée est améliorée

Surfaces et éclairement :

Les pièces au nord Est quoique éclairées par de grandes fenêtres sont profondes et peu éclairées au

fond, surtout en fin de journée, il est envisageable de laisser des ouvertures sur le haut des parois

entre cuisine et salle de séjour ainsi qu‟entre les toilettes jusqu‟à la „Pièce N°1‟ afin d‟améliorer le

confort visuel dans ces pièces et ainsi favoriser la diminution de consommation électrique pour

l‟éclairage.


3.2.1.2 Equipements :

Afin d‟atteindre un niveau de consommation de type RT2012, il est essentiel d‟améliorer les

performances thermiques des systèmes :

- De production d’énergie de chauffage :

Actuellement les chaudières à gaz individuelles que nous avons observées semblent être

récentes, le quartier étant alimenté par cette forme d‟énergie.

- De régulation du chauffage :

Même dans le contexte de logements fortement inertiels, le passage d‟une consigne de 20°C

lors des présences éveillées à 18°C la nuit et en l‟absence d‟occupants permet d‟éviter le

chauffage sans utilité de l‟air, pour le limiter au matin, et dans ce contexte pouvoir faire appel à

un système …

- De renouvellement d’air :

En passant d‟une ventilation naturelle (non évaluable) à une ventilation Double flux, en

considérant que :

Habituellement c‟est entre un quart et un tiers de l‟air neuf qui provient de fuites de l‟enveloppe des

bâtiments. Les flux d‟air n‟étant pas maîtrisés, ces infiltrations parasites peuvent dégrader la qualité

de l‟air, et causer une augmentation des besoins de chauffage de l‟ordre de 10% pour des systèmes

de ventilation simple flux à 25% pour des systèmes de ventilation double flux.

Comme indiqué dans le document „PERMEABILITE A L‟AIR DE L‟ENVELOPPE DES

BATIMENTS: GENERALITES ET SENSIBILISATION du CETE DE LYON‟ pour les défaut

d‟étanchéité à l‟air, un courant de fuite correspondant à 0,5 m3/h/m² à 4 Pa est un niveau de

performance nécessitant une mise en œuvre minutieuse, essentiellement dans notre cas au niveau

des menuiseries, des conduits de cheminées et des murs extérieurs.

Des solutions relativement simples peuvent être mises en œuvre pour corriger les défauts

d‟étanchéité à l‟air sur l‟existant :

Remplacement des joints de pourtour des menuiseries (portes d‟entrée, fenêtres, ) ;

Colmatage au niveau des prises et du tableau électriques.

Colmatage des orifices apparents et soupçonnés sur l‟enveloppe extérieure. Cet aspect

converge avec celui de maîtriser (non pas interdire) les flux hydriques à travers la paroi des

murs extérieurs pour cause de refroidissement de cette dernière après son isolation.

Avant d'entreprendre les travaux, il convient cependant :

D'évaluer leurs enjeux et les conséquences de chaque amélioration :

comment intervenir ? avec quels produits ? pour quels résultats ? à quels prix ?

De bien définir le processus d'intervention, notamment en logements occupés ; et lorsque

le nombre de logements est important, de mettre au point la procédure sur un logement

prototype .


D'en mesurer les résultats avant de généraliser les travaux.

La Rédaction d‟un cahier d‟alerte à destination des intervenants est indispensable.

Ce qui dans notre cas représente 0,18 volume/heure d‟infiltration parasite et à raison d‟un

renouvellement de 0,3 volume/heure a été simulé sur nos tests par Pléïades.

Figure 19 : Échelle d'appréciation du CETE de Lyon. Base : I4 pour les immeubles collectifs.

- De ventilation intérieure.

On observe dans les périodes de chauffage intermédiaire, qu‟une partie non négligeable des

besoins de chauffage est exprimée pour des pièces, juste avant de bénéficier des apports solaire

alors que la pièce voisine est d‟une température au dessus de son seuil de consigne, malgré la

présence de portes ouvertes.

L‟utilisation d‟une ventilation forcée est alors facteur d‟économie .De petites pièces „Sud‟ vers

les grandes pièces „Nord‟ , d‟un débit avoisinant le volume/heure de la petite pièce lorsque ces

petites pièces sont plus chaudes que les grandes qui elles ne sont pas à plus de 22°C.

Du Hall vers la salle de Séjour. Des Toilettes vers la „Pièce au Nord‟ jouxtant la Salle de Séjour

3.2.1.3 Comportements en lieu et place :

En complément fort de la section précédente Il est essentiel d‟améliorer les performances des

habitudes des usagers :

Confort d'été (logique du froid) :

- En CONTROLANT les apports par utilisation pertinente des volets : rôle des scénarios

d‟occultation déclinés mois par mois De gestion des volets l‟été :

Apports solaires : En gérant l‟ouverture et la fermeture des volets l‟été la surchauffe due aux

apports solaires est maîtrisée. Avec cette variable d‟ajustement il peut même „faire froid‟ dans

ces appartements en plein été.

L‟hiver, avec le triple vitrage il devient essentiel de ne pas oublier d‟ouvrir les volets le matin

pour bénéficier des capteurs solaires que sont devenues les fenêtres.


- En VENTILANT (Refroidir naturellement) .Utiliser la Possibilité de ventilation "traversante"

la nuit, ou par évacuation verticale via la VMC lors de rafraîchissement léger, afin de recharger

en fraîcheur l‟inertie utile des murs.

- Par la gestion optimisée des fenêtres l’été Un des principaux moyen d‟assurer une surventilation efficace l‟été, serait d‟utiliser l‟ouverture

des fenêtres dans ces logements traversants. Cet aspect est cependant limité dans un quartier qui

est très touristique l‟été.

La ventilation contrôlée peut compléter cet aspect d‟autant qu‟elle a ces fonctions

télécommandables. L‟hiver ce peut être aussi une variable d‟ajustement lorsque les apports

internes sont forts.

- Apports Interne : Très lié au choix des usagers : Par utilisation d‟équipements électriques

efficaces, et optimisation de l‟éclairage naturel (qui diminue la production de chaleur liée à

l‟éclairage artificiel)

- Par l’usage raisonné des appareils électroménagers (été comme hiver). L‟une des principales sources de chaleur interne vient les appareils électroménagers :

Reste à débrancher les veilles lorsqu‟on n‟utilise plus pendant plusieurs heures les blocs

audiovisuels, informatiques .

Confort d'hiver (logique du chaud)

- Par la gestion des portes .

Si la ventilation interne y subvient, un moyen plus économique pour répartir la chaleur à travers les

pièces reste de laisser les portes ouvertes.

- Par la gestion des volets.

Quoique la mise en place de triple vitrage rende cet aspect moins crucial, il reste intéressant de

fermer les volets l‟hiver sur la façade Nord Est.

3.2.2 Approche énergie primaire

1 kWh de gaz est 2,58 fois moins consommateur en énergie primaire qu‟un électrique, l‟usage de

l‟électricité lorsqu‟il peut être substitué par une autre forme d‟énergie pour un usage est à éviter.

Pour le label BBC l‟énergie primaire considérée correspond à celle utilisée pour le chauffage , l‟eau

chaude sanitaire et l‟éclairage, auxiliaires compris : pour le renouvellement d‟air, et surventilation,

circulateur de chaudière et du système solaire thermique, source d‟énergie renouvelable pour

l‟E.C.S ;


3.2.3 Confort été & hiver

Trop isoler entraînera certes une efficacité pour l‟hiver, mais aussi des besoins en rafraîchissement

ou en climatisation forts pendant l‟été (l‟effet bouteille Thermos), c‟est pourquoi il est essentiel de

conserver des surfaces d‟inertie directement „échangeuses‟ afin d‟améliorer l‟efficacité de la

surventilation, - et peut être un effet fraîcheur dû à l‟évaporation partielle d‟eau résidant à l‟intérieur

des murs perspirants - les logements en sont bien pourvus.

Il y a plusieurs manières d‟aborder ce que nous appelons „L‟efficacité de ma grand-mère‟ :

Ma grand-mère, suivant la saison et le temps qui s‟annonçait gérait l‟ouverture des fenêtres et des

volets au mieux vis à vis des événements prévus. Si bien que lorsqu‟un invité venait en plein midi

d‟Août, on pouvait le recevoir dans une maison fraîche avec les volets grands ouverts, le soleil

donnant en plein au moment de la réception. C‟était le luxe d‟antan.

L‟approche „passive‟ consiste à trouver des appareils „simples‟ permettant de gérer tout cela.

L‟approche „computive‟ cherchera à optimiser la complexité par des moyens électroniques ou

informatiques plus ou moins sophistiqués.

Cette dernière est la voie sur laquelle s‟engage Schneider qui prendra peut être en compte la

capacité d‟estimation du temps qui vient, ce que savait infailliblement faire ma Grand-Mère.

Un petit test surnommé „Scénario catastrophe en famille „ montre que la canicule 2003 rejouée dans

l‟appartement de 52 m² avec 4 personnes n‟est pas assumable, à moins d‟avoir une soufflerie qui

ventile à 8-9 volumes / heure.

Le goulot d‟étranglement dans ce cas n‟est pas la capacité inertielle des murs, c‟est la surface

d‟échange.

De toutes façons Pléiades travaille à sec, et l‟on n‟a pas étudié ici l‟apport de fraîcheur que rend

l‟évaporation de l‟eau présente dans la pierre vacuolée. Alors cette estimation est à regarder de loin.

3.2.4 Résultats au premier & second étages La première cible de performance énergétique du bâtiment que nous avions visé était le label

Effinergie B.B.C. Rénovation, afin de satisfaire à l‟horizon 2012 aux normes qui seront alors en

vigueur en france.

Afin de correspondre à une norme reconnue au niveau européen et ayant plus d‟expérience un

second niveau était envisageable, le label Minergie standard pour rénovation. Il reste aussi

intéressant de ne pas dépasser les 120 kWh d’énergie primaire pour toute forme d‟énergie par

m².an de logement (issu de la Norme Passiv‟Haus). Cependant la trop grande exigence sur

l‟isolation des murs ne peut être suivie pour le bâti ancien. C‟est pourquoi de cette norme nous ne

retiendrons que la valeur limitative globale.

Mais au vu des résultats obtenus, il est devenu envisageable de chercher à atteindre la cible BBC

pour le neuf : 50 kWh/m².an pour les consommations de chauffage/eau

chaude/auxiliaires/éclairage. En énergie primaire bien entendu.


Leur présentation sommaire :

Le label Effinergie Rénovation - BBC 2005

‘Le coefficient Cep doit être inférieur de 80 kWhep/m².an, avec une pondération selon la zone

géographique.’ Pondération géographique et altimétrique : Cep projet = 50 x( a + b ) , ici a = 1,3

et b =0 : ce qui donne le Cep réel = 104 kWh/m².an pour les consommations de chauffage/eau

chaude/auxiliaires/éclairage.

Le label Minergie - Rénovation „Le coefficient Cep doit être inférieur de 60 kWhep/m².an, SANS pondération selon la zone

géographique.‟ qui donne le Cep = 60 kWh/m².an pour les consommations de chauffage/eau

chaude/auxiliaires.

En prenant comme critères un rendement chaudière à gaz de 0,85 , un taux de couverture solaire

de l‟eau chaude sanitaire de 0,54 il est possible d‟atteindre ce label BBC, en prenant comme

hypothèse un besoin moyen en éclairage de 6 W par m², variable suivant les saisons.

A Nancy la température de l‟eau potable distribuée varie de température suivant le mois :

Mois J F M A M J J A S O N D

Température °C 5,3 5,8 7,7 9,5 11 13 14 14 12 9,8 7,5 5,8

Cela donne le tableau Récapitulatif des cibles:

Consos. au m².an en énergie primaire au 1

er étage

1P 2P 3P Consos au m².an en E.P. au 2

nd étage (52m² shab)

1P 2P 3P 4P

Eclairage ** 20,0 20,0 20,0 Eclairage ** 19,5 19,5 19,5 19,5 E.C.S. 15,7 31,5 47,1 E.C.S. 15,7 31,5 47,2 63,0 E.C.S. avec part Solaire 8,5 17,0 25,4 E.C.S. avec part Solaire 7,2 14,5 21,7 29,0 Chfg 48,2 42,4 36,5 Chfg 18,9 11,2 7,1 7,1 Access. Renouvlmt d‟Air 2,5 2,5 2,5 Access. Renouvlmnt Air 2,5 2,5 2,5 2,5

circulation chfg 1,5 1,5 1,5 circulation chfg 1,5 1,5 1,5 1,5

Total E.P. au m² Shab. 87,8 97,8 107,5 Total E.P. au m² 58,2 66,2 77,8 93,6

Total E.P. au m² Shab. avec E.C.S. solaire taux 0,54 et

Chd. à rndmnt global 0,85

80,6 83,3 85,9 Total E.P. au m² Shab avec E.C.S. solaire taux

0,54 et Chd. rdt 0,85

49,7 49,2 52,3 59,6

Total E.P. au m² Shon * 78,8 87,7 96,4 Total E.P. au m² shon * 52,1 59,3 69,8 83,9

Total E.P. au m² Shon. avec E.C.S. solaire taux 0,54 et


72,3 74,7 77,0 Total E.P. au m² Shon E.C.S. solaire taux 0,54

et Chd. à rndmnt 0,85

44,5 44,1 46,9 53,4

* Remarque, on prend en Shon 58 m² au 2nd et 92,6 m² au 1er.

** La surface utile éclairée en considérée sans le hall d‟entrée (3,17m²) qui n‟est pas un lieu de séjour

Ce qui donne l‟accessibilité au Label BBC „Neuf‟ pour le logement du second étage lorsqu‟il n‟est

pas occupé par plus de 3 personnes et pour le premier, au Label BBC Rénovation .

Analyse des résultats au premier & second étages Les informations de résultats au premier & second étages sont en ANNEXE.


3.2.5 Mise en œuvre des solutions :

isolation, E.C.S. solaire et V.M.C.double flux

1. Isolation Les informations de mise en œuvre sont en ANNEXE.

2. Solaire E.C.S

L‟utilisation de l‟énergie solaire thermique devient dans ce contexte un enjeu majeur .

Avec un taux „cible„ de couverture de production de l‟eau chaude sanitaire de l‟ordre de 50%,

Hypothèses :

A Nancy, pour un toit d‟une inclinaison de 24° orienté au Sud à 44° ouest, avec une installation

discrète possible d‟une surface totale d'entrée de 12 m² correspondante à 6 capteurs plans classiques

et génériques, en prenant les données climatiques RT2005 de Nancy :

Type d'installation :

Echangeur primaire externe, appoint centralisé séparé et instantané.

Avec fluide caloporteur composé d‟une solution à 30% d‟antigel

Le ballon est de type ACCUSOL 500 litres

Les chaudières sont des chaudières à gaz basse température (sans veilleuse) de type

« Logano G334 simple 71kW (gaz, basse température) » de 30.0 kW.

Résultats des calculs

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Janv

ier

Févrie

r

Mar

sAvr

ilM

aiJu

in

Juille

t

Août

Septe

mbr

e

Octob

re

Nov

embr

e

Déc

embr

e

besoins

Prod solaire

tx couv besoin

Le résultat de calculs donne un taux de

couverture de 54% pour un débit d‟E.C.S. de

350 litres par jour, soit 10 personnes à raison

d‟une moyenne de 35 litres par jour et par

personne.

Ce qui donne un ratio de 1,2 m² de capteur par

personne.

Les besoins sont couverts à plus de 70%

d‟Avril à Septembre.

Le relais ultérieur envisageable avec le réseau

de chaleur urbain alimenté par la centrale

biomasse offrira une bonne complémentarité

de préchauffage E.C.S. pour l‟hiver.

Malgré l‟isolation renforcée des conduites les

pertes par les circuits de distribution restent

élevées. C‟est le point à améliorer.

Son taux va de 10 à 14% de la production.


Janv Fév Mar Avr Mai Juin Juill Aoû Sept Oct Nov Déc Total

Besoins en E.C.S. à 55° (kWh) 769 738 662 607 551 422 257 308 475 579 665 843 6876

Production solaire (kWh) 149 248 342 446 477 425 319 350 359 278 173 134 3700

Couverture solaire/besoins

E.C.S.(%) 19 34 52 73 87 100 100 100 76 48 26 16 54

Pertes circuit de distribution (kWh) 19 24 36 46 55 58 64 62 50 37 24 18 493

Taux des pertes/ production (%) 13 10 10 10 12 14 13 14 14 14

Taux de couverture des pertes (%) 0 0 0 0 0 5 97 68 0 0 0 0 14

Energie appoint hydraulique.(kWh) 527 434 308 192 117 60 17 30 139 275 428 602 3129

En savoir plus, sur les caractéristiques et les accessoires en ANNEXE.

Installation :

Le ballon solaire sera installé dans le local de débarras du 2nd

étage, d‟une hauteur de 2,50 m et

d‟une profondeur et largeur d‟approximativement 1 mètre.

Le circuit solaire empruntera un circuit entrant par la paroi sous le haut du toit de l‟escalier,

les circuits de distribution [vers les entrées eau froide d‟eau chaude sanitaire des chaudières, ] sont

doublés systématiquement de circuits de bouclage et emprunteront :

Pour le premier étage: La voie du local de débarras de niveau inférieur puis en haut de

palier pour entrer au dessus de la porte palière.

Pour le troisième étage: La voie de cage d‟escalier pour accéder au niveau supérieur puis en

haut de palier pour entrer au dessus de la porte palière.

Pour le second étage: La voie du haut de palier pour entrer au dessus de la porte palière.

ATTENTION :

Les ballons solaires ACCUSOL doit être installé dans un local à une température supérieure à 5°C.

Pour ce local sera correctement isolé et étanchéifié, afin qu‟avec l‟énergie de dissipation calculable

à partir du coefficient de pertes thermiques, ce niveau de température soit maintenable dans une

période de 3 semaines avec une température moyenne de –11°C.

(température moyenne de Janvier = 1,2°C ; Février = 2,1°C)

Une solution ultime de sécurité consisterait à utiliser le thermoplongeur électrique lorsque la

température du local serait inférieure.


3. VMC Double flux

L‟usage de la ventilation mécanique contrôlée est un impératif au vu des niveaux de

consommation à atteindre , actuellement existe une ventilation simple flux dans la cuisine et une

ventilation naturelle pour les autres pièces.

Le système double flux nécessite la mise en place de deux réseaux d‟air, l‟un pour l‟insufflation

d‟air, l‟autre pour la reprise d‟air, avec un ventilateur pour chaque réseau. Un échangeur statique est

installé sur les flux d‟air afin de récupérer de la chaleur (ou du froid) sur l‟air extrait. Ainsi, outre le

gain énergétique, le confort est amélioré au niveau de la diffusion d‟air (en l‟absence de tout autre

dispositif de préchauffage notamment).

Le schéma ci-contre rassemble les

principaux éléments d‟un système de

ventilation double flux avec échangeur

statique de récupération de chaleur sur

l‟air extrait (souvent un échangeur à

courants croisés). Il existe aussi des

systèmes avec récupération par pompe à

chaleur sur l‟air extrait.

Suivant le positionnement des réseaux et de l‟échangeur de chaleur, il sera nécessaire d‟isoler

certaines parties : les parties de réseaux (insufflation et extraction) situées entre l‟échangeur et les

bouches, ainsi que l‟échangeur, lorsqu‟ils sont situés en dehors du volume chauffé du bâtiment.

Une isolation minimale équivalente à 50 mm de laine minérale devra alors être mise en œuvre.

La caractéristique de consommation électrique des ventilateurs ne devra pas dépasser 0,25

W/(m3/h) de débit .

Les solutions de modulation de débit précédentes sont bien sûr applicables sur les systèmes de

ventilation double flux, pour rechercher une adaptation aussi fine que possible des débits d‟air aux

besoins des occupants (et limiter la consommation électrique des ventilateurs).

Après prise de mesure de l‟espace disponible dans les cheminées et croisement avec les côtes des

récupérateurs de chaleur existants (un peu trop gros), la solution consistera à installer dans la

cuisine une VMC intégrée « cocoon2 » Modèle 300 de France Air.

Le Modèle 300 permet d‟effectuer la sur ventilation de nuit à raison de 1 à 1,6 volumes/heure

(suivant le type T2 ou T3) dans les logements ce qui est suffisant dans un contexte „normal‟.

Sachant qu‟il n‟existe pas de modèles „individuels‟ permettant d‟assurer les 9 volumes/heure du

scénario catastrophe, dans ce cas seule la ventilation „traversante‟ reste une solution. *


Caractéristiques & Encombrement de « cocoon2 » Modèle 300 de France Air :

Position ventilateur HorsGel Petite

Vitesse

Grande

Vitesse Débit (m3/h) (réglages usine) 100 150 225

Résistance admissible du réseau de conduites (Pa) 10 - 37 19 - 75 40 - 160

Puissance absorbée (W) 24 - 31 38 - 52 74 - 112

Poids = 34 kg

Encombrement largeur l, profondeur p , hauteur h (m) 0,675 0,530 0,602

Débits de ventilation

L‟air sera extrait dans les salles de bains, cuisines et WC suivant les débits imposés par la

réglementation.

Tableau1 : débit d’extraction réglementaires (m3/h)

Type Débits (m3/h)

T2 120

T3 150

L‟air neuf est insufflé dans les pièces à vivre sachant que les la somme des débits insufflés doit être

égale aux débits extrait.

Tableau 2 : débits maximum d’insufflation (m3/h)

Logement Séjour Cuisine Ch 1 Ch 2 Sdb WC Total

(T2) Débits 90 0 30 0 0 120

Bouches 2 x Aérys Aérys + rad** 30 m3/h

(T3) Débits 90 0 30 30 0 0 150

Bouches 2 x Aérys Aérys + rad 30 m3/h Aérys + rad 30

m3/h

Tableau 3 : débits maximum d’extraction (m3/h)

Logement Séjour Cuisine Ch 1 Ch 2 Sdb WC Total

(T2) 0 90 0 15 15 120

Bouches 1 x Aérys 1 x alizé 15 m3/h 1 x alizé 15 m3/h

(T3) 0 105 0 0 30 15 150

Bouches 1 x alizé 30 m3/h 1 x alizé 15 m3/h

En savoir plus, sur les caractéristiques et les accessoires en ANNEXE


Conclusion

1. Réutilisation de la démarche

‘Cette petite différence indique un léger handicap de départ (15%) qui à priori ne semble pas

insurmontable. Il est amplifié par le fait que l’extension du 19ème

siècle a ses parois de petite

épaisseur, et un toit en zinc qui frôle la partie supérieure de la fenêtre.’

Et finalement aboutit à un différentiel énergétique de 20 à 30 %.

Consommation 2ou3 Personnes 2nd

/ Consommation 2 ou 3 Personnes 1er

= 0,64 à 0,79

Au départ la différence de 15% du coefficient « de forme » entre les deux logements va se

transformer en cumulant les „malfaçons‟ en 30% d‟écart de sobriété énergétique. Analysons cela :

l‟extension du 19ème

siècle assez étroite et longeant le mur de refend du 16ème

siècle a une paroi

extérieure mince, le toit en zinc est „juste „ au dessus des fenêtres, les fenêtres orientées à l‟Est avec

un grand masque en face, et l‟on utilise les pièces pour en faire une chambre et une salle de bain.

1) Le toit, sans réfection de toiture (rehaussement) ne sera pas bien isolé, il faut viser le demi mètre

de laine.

2) Les parois minces si elles ne sont pas isolées de l‟extérieur seront mal isolées de l‟intérieur vu

l‟usage de destination et l‟étroitesse des locaux. Il faudrait 20 cm de laine et pas de ponts

thermiques.

3) Les fenêtres apporteront de l‟éclairement c‟est tout.

4) L‟usage des pièces demandera une température soutenue.

Cette dérive difficilement quantifiable au départ, il devient possible d‟imaginer un outil

baptisé le „Pifo-Savonnières‟, un genre de petit moteur simple un PICO-RT2000 , une petite

fonction intégrable dans une calculette, qui permettrait, pour un périmètre restreint d‟évaluer

grossièrement à partir d‟un modèle de référence la dérive , le résultat de consommation au m² d‟un

appartement à évaluer, pour choisir ou non d‟en faire une étude poussée.

Le principe :

En fixant les grandeurs d‟un certain nombre de variables définissant ainsi le périmètre :

Périmètre restreint cet outil n’est utile que :

Dans le cadre de la Communauté urbaine de Nancy,

Pour des appartements d‟immeubles anciens d‟au moins 3 étages et comportant

Au moins 50% de murs en calcaire tendre N°2 d‟une épaisseur minimale de 35 cm,

Une orientation globale Nord Est-Sud Ouest

Avec des fenêtres triple vitrage

Et une VMC Double Flux

Pour évaluer un niveau cible BBC.

Remarque , l‟analyse des courbes, dont celles avec/sans Ponts thermiques permet d‟ordonnancer

plus facilement (et dans notre contexte) les critères, dont ceux attachés aux ponts thermiques.


Les critères d‟évaluation que prendrait l‟outil :

Critère Pondé

ration

Cible

(valeur top)

Coefficient

complément

Valeur adaptative Limite du delta

‘garde fou’

A Coeff. S/V 5 0,30 m-1 0,45

B Importance du masque 4 % d‟occlusion

B Isolation Toit 4 R = 4 m².K/Wou

paroi mitoyenne

Ratio surfaces

toit/S.déprdt R/Ratio < X

C Isolation des murs

„extérieurs‟ par

l‟intérieur

3 R = 3 m².K/W ou

paroi mitoyenne

Ratio surfaces

mur/S.déprdt

+ nb de décrochages

R/Ratio < Y

D Orientation moyenne

des vitrages

3 Sud = 2

Ouest = 1

Est = 1 Nord = 0,3

Rapport R1 =

(surface du vitrage /

coeff.d‟orientation)

Rapport R2 =

(coeff.d‟orientation

/surface du vitrage )

R1 < V1

R2 > V2

E Performance effective de la VMC DF

3 70% Courant de fuite < 0,2 vol/heure

F Isolation des Murs

„faux mitoyen‟

3 R = 2,5 m².K/W ou

paroi mitoyenne

T°C du

LNC

Ratio surfaces

mur/S.déprdt R*Rat*Tlnc < Z

G Isolation murs par l‟extérieur

3 R= 3 m².K/W Ratio surfaces mur/S.déprdt

R*Rat < Y‟

H Pertinence d‟usage des

pièces en fonction de

l‟orientation

2 ? 5 ?

Les valeurs introduites ne sont qu‟un ordre de grandeur, ce tableau n‟est qu‟une ébauche.

Les facteurs par ordre de priorité dans notre contexte :

A. Le ratio S/V indique la sensibilité aux variations de conditions extérieures : primordial

B. Le ratio surfaces totale du toit/Surface déperditives indique l‟importance relat ive du toit ,

objet premier des attentions isolantes , et R sa résistance indique son niveau de déperdition ;

En dessous d‟un seuil R/Ratio < X (garde fou) le projet sera impossible.

Sinon „(R/Ratio) x Pondération’ indique le niveau d’attention à porter à l’opération

d’isolation.

C. C le ratio surfaces totale du mur isolé extérieur/Surface déperditives, indique l‟importance

relative de ce mur , objet d‟ attentions isolantes , et R sa résistance indique son niveau de

déperdition ; En dessous d‟un seuil R/Ratio < Y (garde fou) le projet sera impossible.

Sinon „(R/Ratio) x Pondération’ indique le niveau d’attention à porter à l’opération

d’isolation.

Le mur isolé extérieur se différencie du mur isolé intérieur par l‟implicite de la gestion des

ponts thermiques ; Entre les deux se place les performances des vitrages et de la VMC ,


comme nous l‟avons vu, avec ou sans ponts thermiques le gain relatif de ces deux points

reste saillant en mode proportionnel comme en mode logarithmique.

D. Les vitrages ont ici une double (parfois triple) fonction : Isolante et captrice ; les principales différences entre des fenêtres avec les mêmes dimensions dans le même climat sont dues à la

nature du vitrage et à leur leur orientation .

pour la première on considère qu‟avec des triples vitrages obligatoires (périmètre restreint )

la variation n‟existe pas.

Mais la seconde, primordiale dans cette approche dépende de son orientation et de la surface

de captage. En considérant que des volets existent pour moduler l‟entrée du soleil, le

confort d‟hiver est celui qui est concerné par ces fenêtres :

Un tableau mettant en lumière cet aspect : Besoin annuel de chauffage en kWh pour 19°C constant

Orientation Ug Uw FS Nord-Ouest

Ouest

Sud-Ouest

Sud Sud-Est

Est Nord-Est

Nord

8 orientations

DV 4-16-4 krypton PE bois + volet isolant

1.00 1.34 59% 29 82 137 149 102 44 11 9 563

Triple vitrage bois sans volet 0.80 0.8 50% 40 82 125 134 103 61 32 24 601

triple vitrage - bois + volet 0.80 0.8 50% 45 86 128 135 99 56 31 29 609 le tableau ci-dessus, compare 3 composition de fenêtres pour 8 orientations différentes.

La valeur est la différence entre les besoins de chauffage d’une pièce de 5mx5m avec et sans vitrages.

si la valeur est positive, le fait de mettre une fenêtre est énergétiquement plus intéressant

que de laisser cette parois opaque isolée.

Remarques : - plus le vitrage est performant et moins les volets classiques sont nécessaire l’hiver.

- ces valeur sont valable pour une efficacité de mur de U = 0.36 W/m².K,

si le mur est plus performant les valeurs diminuent.

Fenêtres : 1.40m x 1.20m, allège de 1m, dans une pièce de 5m x 5m en béton plein de 16cm avec 10cm d'isolant extérieur. les volets sont fermés tous les jours de 20h à 8h.

Volets = volet bois épaisseur 25mm + lame d'air 10cm (R=0,25 m².K/W)

Volet isolant = volet sandwich : bois + 4cm isolant + bois (R= 1 m².K/W)

Ug = valeur déperditive de la partie vitrage

Uw = valeur déperditive de toute la fenêtre (huisserie + vitre)

FS = Facteur solaire : taux d'énergie solaire traversant la partie vitrée pour une insidence de 0°

deux ratios inverses l‟un de l‟autre :

R1 < V1 celui qui favorise de grandes ouvertures dans la direction sud, et défavorise le nord

R2 > V2 celui qui limite cependant la surface de vitrage, une triple vitrage reste plus

déperditive qu‟un mur.

V1 et V2 étant des Valeurs de référence à trouver.

Mais un correctif, lié à l‟aspect de diffusion lumineuse moyenne d‟hiver serait à prendre en

considération.

F et G. Sont des redites.

H est une variable importante même si mise en fin.

La pertinence d‟usage, la destination des pièces est alors un élément final dans l‟appréciation.

Il y a une bonne différence de chauffage ente un cellier et une salle d‟eau.

Pour l‟ étalonnage corrrect de cet outil la création d‟un plan d‟expériences, et le traitement des

optimas par approche statistique est nécessaire.


2. Problème restant à résoudre - La sensibilisation des artisans intervenant sur la rénovation par un cahier du „bons gestes pour

éviter les infiltrations d‟air‟

- La sensibilisation des habitants par un cahier des „bons gestes pour conserver une habitation

performante‟.

- La mise en œuvre de l‟installation des capteurs sur le toit

- L‟étalonnage du Pifo-Savonnières. Une solution « expérimentique » reste à développer

- Les tests en réel du filtre hydrique „double paroi bois‟.

- Le contrôle pour obtenir la certitude de ne pas engendrer de moisissures.

- L‟évaluation correcte du fonctionnement hydrique des murs l‟été afin d‟évaluer la réponse du

bâtiment dans un contexte « Metz été 2003 ».

3. Points faibles humidité

La connaissance du fonctionnement de l‟humidité dans les murs en pierre est très fragmentaire.

On ne peut vouloir faire des bâtiments historiques en pierre à bonne efficacité énergétique si on ne

prend pas fondamentalement en considération cette dimension, l‟isolation intérieure génère une

baisse de température du mur et une désorganisation de l‟ancien système si elle n‟est pas maîtrisée

et amène à fixer des bornes au fonctionnement hydrique qui ne soient pas trop éloignées du

fonctionnement précédent.


4. Réseaux de chaleur

Au niveau source d‟énergie renouvelable le réseau de chaleur urbain de Nancy approvisionné à

partir d‟une centrale au bois fonctionnant l‟hiver, peut être une source. Mais le pavage des rues

vient d‟être refait, il faut cependant l‟envisager comme solution à moyen terme d‟autant plus :

- qu‟il y a complémentarité temporelle entre la couverture solaire de préchauffage E.C.S. et

l‟activité de la centrale bois, ce qui permettrait d‟atteindre une quasi autonomie énergétique

régionale au niveau du chauffage pour l‟habitat de la ville vieille.

Avec une alimentation par Réseau Urbain : la centrale biomasse BOIS l‟hiver pour le chauffage des

logements, en conservant le „rendements de passage « énergie utile/énergie finale » de 0,85 , mais

en appliquant un taux de 0,6 sur le coefficient de conversion en énergie primaire on aurait :

consos au m².an en énergie primaire au 1

er étage

1P 2P 3P consos au m².an en E.P. au 2

nd étage (52m² shab)

1P 2P 3P 4P

Eclairage ** 20,0 20,0 20,0 Eclairage ** 19,5 19,5 19,5 19,5

E.C.S. 15,7 31,5 47,1 E.C.S. 15,7 31,5 47,2 63,0

E.C.S. Solaire 8,5 17,0 25,4 E.C.S. Solaire 8,5 17,0 25,4 33,9 Chfg Bois 28,9 25,4 21,9 Chfg Bois 11,4 6,7 4,3 4,3

Auxiliaire Renouv. Air 2,5 2,5 2,5 Auxiliaire Renouv. Air 2,5 2,5 2,5 2,5

Appareils circul chfg 1,5 1,5 1,5 Appareils circulat . chfg 1,5 1,5 1,5 1,5

Total E.P. au m² Shab. 68,6 80,9 92,9 Total E.P. au m² 50,5 61,7 74,8 90,5



58,1 66,4 71,3 Total E.P. au m² Shab avec E.C.S. solaire taux

0,54 et Chd. rdt 0,85

43,3 47,2 53,2 61,7



Chfg à rndmnt global 0,85

52,1 59,5 63,9 Total E.P. au m² Shon E.C.S. solaire taux 0,54

et Chfg à rndmnt 0,85

38,8 42,3 47,7 55,3

* Remarque, on prend en Shon 58 m² au 2nd et 92,6 m² au 1er.

** La surface utile éclairée en considérée sans le hall d‟entrée (3,17m²) qui n‟est pas un lieu de séjour

On n‟atteint toujours pas le lable BBC „Neuf‟ pour le T2 à 4 personnes.

Avec une alimentation par la centrale biomasse l‟hiver pour le chauffage et l‟E.C.S. l‟hiver :

consos au m².an en énergie

primaire au 1er étage

1P 2P 3P consos au m².an en E.P.

au 2nd

étage (52m² shab)

1P 2P 3P 4P

Eclairage ** 20,0 20,0 20,0 Eclairage ** 19,5 19,5 19,5 19,5

E.C.S. bois + solaire 4,5 9,0 13,5 E.C.S. bois + solaire 4,5 9,0 13,5 18,0

Chfg Bois 28,9 25,4 21,9 Chfg Bois 11,4 6,7 4,3 4,3

renouvlmtAir 2,5 2,5 2,5 Renouvellement Air 2,5 2,5 2,5 2,5

Appareils circul chfg 1,5 1,5 1,5 Appareils circulat . chfg 1,5 1,5 1,5 1,5 Total E.P. au m² Shab.sans sol 64,4 72,5 80,5 Total E.P. au m² sans sol 44,3 49,1 56,0 65,4

Total E.P. au m² Shab. avec

E.C.S. solaire taux 0,54 et


57,4 58,4 59,3 Total E.P. au m² Shab

avec E.C.S. solaire taux

0,54 et Chd. rdt 0,85

40,1 40,8 43,5 48,8


Total E.P. au m² Shon. avec

E.C.S. solaire taux 0,54 et

Chfg à rndmnt global 0,85

51,4 52,4 53,2 Total E.P. au m² Shon

E.C.S. solaire taux 0,54

et Chfg Bois rnt 0,85

35,9 36,5 39,0 43,7

On est dans le cas du T2 dans la ligne B.B.C ‘Neuf’ & pour le T3 on en est proche.


Contenu des Annexes :

1 . Approche qualitative de l’immeuble. Etat des lieux actuel 2

1. 1 Consommation globale 2

1. 2 Les Labels 3

2. Rénovation Thermique & Energétique 4

2.1 Modélisation des deux appartements 4

2 . 2 Méthodologie 5

2. 2. 1 Analyse des résultats au premier & second étages 5

2.2.2 Mise en oeuvre des solutions : isolation, V.M.C. DF et E.C.S 15

3 . Contrats avec les murs 26

3.1 Ancien et nouveau mode d’habitation dans des pierres historiques. 26

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