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Les Rendez-vous du CSTB
Les nouvelles règles Th C-EJean-Robert MILLET
CSTB
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De 2000 à 2005
Que calcule-t-on ?Quelles consommations ?Quelle méthode(s)Les nouveautésLes changementsLes sortiesLes solutions techniques
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Que calcule-t-on ?
En 2000 : kWhep (énergie primaire) Tic (température d'été) par bâtiment
En 2005 : kWhep/m2 par bâtimentTic par zone d'usage
Pourquoi par m2 ?Aller vers un indice simple de performancesPermettre aux concepteurs d’acquérir des réflexesFaciliter les comparaisons entre bâtimentsRapprocher RT2005 et affichage des consommations
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Quelles consommations ?
2005ChauffageRefroidissementVentilationECSÉclairage
2000ChauffageVentilationECSÉclairage en non résidentiel
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Quelques objectifs de base
Valoriser l'architecture bioclimatique
Intégrer les consommations de climatisation
Valoriser les énergies renouvelables
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Valoriser les architecture bioclimatiques
En consommations d'énergieUtiliser la description des fenêtre déjà faite en confort d’été pour valoriser les apports solairesValoriser l’inertie thermique et l'éclairage naturel
En confort d'étéValoriser la ventilation naturelle d'été et les protections solaires efficaces et l'inertie thermique
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Intégrer les consommations de climatisation
Deux principes : ne compléter ou modifier les entrées ThC que si l'impact le justifieLes simplifier si c'est possible
Impact fort des apports solairesValoriser les protections efficaces (y compris mobiles) Calculer les apports selon l'orientation
Impact fort de l'éclairageValoriser les systèmes efficaces et bien gérésIntégrer les apports dans le bilan énergétique
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Intégrer les consommations de climatisation
Les systèmes : valoriser les points essentiels
Émission efficaceDistribution à faible pertes thermiquesAuxiliaires (pompes, ventilateurs) à faible consommation et bien gérésGénérateurs efficace en moyenne annuelleRécupération de chaleur entre le chaud et le froid
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Valoriser les énergies renouvelables
Solaire thermiqueECSChauffage
Solaire photovoltaïque
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Quelles méthodes de calcul ?
2000 : deux méthodes, sans refroidissement
ThC 2000 Th E 2000
ThC 2004
2000 : deux méthodes, sans refroidissement
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Quelles méthodes de calcul ?
2005 : une méthode, avec refroidissement
ThC 2000 Th E 2000
ThC 2004 Thclim 2004
Th C/E 2005
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Pourquoi une méthode horaire ?
Unification des méthodes
Facilité et robustesse d'intégration de systèmes de gestion efficace
Protections solaire mobiles , surventilation nocturne ,…
Mêmes entrées qu'une méthode mensuelle
mensuel horairechaud facile facilefroid difficile faciletransferts entre locaux très difficile facileconfort d'été très difficile facile
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Vérification de la méthode Th C-E
Partie ELa norme 13792 définit 3 classes de précisions A,B,C
classée Aécart de moins de 1K sur les températures
Partie CLe projet de norme 15265 définit 3 classes de précision A,B,Cclassée A
écart de moins de 5% sur les besoins
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Vérification de la partie C de la méthode Th C-E
Écart des consommations à la valeur cible pour différent cas type
-5.0-4.0-3.0-2.0-1.00.01.02.03.04.05.0
ThCE Clim2000 EPBDhourly
TRNSYSIDMEC
ESPIDMEC
HAUSERKST
CAPSOL
écar
t en
%
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Th C-E 2005 : quelques principes
Un jeu unifié de données d'entrée quelle que soit l'application
Consommations et confort d'été
Une structure simplifiée :Bâtiment
Zone (usage : bureau, habitat…)
Groupe (panachage possible de tous les systèmes)
L'éclairage influe sur les besoins de chaud et de froid
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Processus d’élaboration
Règles papierIssues des travaux de groupes spécialisésDiscutées en Comité scientifique
Outil informatique :Groupe utilisateurs
– Besoins (chaud,froid,ECS, éclairage) 2003– Intermittence, émission : 2004– distribution, génération : 2005
Groupe éditeurs de logicielsPour préparer les outils diffusés
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Les nouveautés pour l’enveloppe
Apports solairesPar les parois opaques (dont toitures végétalisées)
Protection par l'environnement végétal
Par les serres
Protection solaires mobilesImpact sur les consommations d'énergie, le confort d'été et l'éclairage
Ventilation nocturne d'été par ouverture de baies en non résidentiel
Pour tous les cas : valeurs par défaut disponibles
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Les nouveautés pour les systèmes
Solaire thermique (2004)
Solaire photovoltaïque
Systèmes de refroidissementDécentralisés
Centralisés à eau ou fluide frigorigène
Centralisés à air
Surventilation nocturne mécanique
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Systèmes de refroidissement
Démarche méthodologique analogue au
chauffage :
Émission : variation spatio temporelle
Distribution : pertes des réseaux
Génération : efficacité et COP moyen annuel
Valeurs nominales corrigées des effets non nominaux et de
charge partielle
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Les nouvelles zones climatiques pour le C
8 zones climatiquesMeilleure évaluation du CLes variations géographiques sont différentes en été et en hiverLes années type ont étérecalées pour respecter les moyennes climatiques
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Correction d’altitude
Pour l’ensemble des zones, les valeurs de référence correspondent au niveau de la mer (altitude 0). La prise en compte de l’altitude, z, est effectuée par une diminution de la température extérieure, égale à :
altitude Correction
Inférieure ou égale à 400 m 0 °CSupérieure à 400m et inférieure ou
égale à 800 m -2°C
Supérieure à 800 m -4°C
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Autres évolutions
Valeurs réelles pour :
Les baies : orientation, facteur solaire
L'inertie
Valorisation possible des réseaux de ventilation
étanches sans mesure in situ
Valorisation possible de l'étanchéité du bâti sans
mesure in situ par une démarche qualité
Simplification des réseaux de distribution
Recalage du calcul des chaudières bois
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Le type d’usages
Établissements sanitaires avec hébergementLogements (bâtiments d’habitation)Hôtellerie et autres hébergementsLocaux où il n’est pas possible pour des raisons de conservation des objetsentreposés de laisser dériver sensiblement la températureÉtablissement sanitaire sans hébergementEnseignementBureauxSalles de spectacle, de conférenceCommercesRestauration plusieurs repas par jourLocaux non compris dans une autre catégorieÉtablissements sportifsStockageIndustrieTransportRestauration un repas par jour
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Scénarios par usages
Horaires d'occupation
Températures de consigne
Horaires Heures par jour Jours par semaineLongs 16 (de 0h à 10h et de 18h à 24h) 5 (lundi au vendredi)
24h Samedi et dimancheMoyens 10 (8h à 18 h) 5 (lundi au vendredi)Courts 5 (9h à 14 h) 5 (lundi au vendredi)
Niveau de température
Occupation Réduction de chauffage de moins de 48h
Réduction de chauffage de plus de 48h
Élevé 21°C 18°C 7°CMoyen 19°C 16°C 7°CRéduit 15°C 7°C 7°C
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Définition de la période de chauffage et de refroidissement
Zone 1
Zone 2
Bâtiment
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Ventilation
On distingue 4 types de systèmes :1) ventilation mécanique,2) ventilation naturelle par conduits,3) ventilation hybride,4) aération par ouverture des fenêtres
Perméabilité. Usage Perméabilité par défaut (en
m3/(h.m2))Bâtiment justifié dans le cadre de la démarche de qualité de l'étanchéité à l'air
Logement individuel 1,3 0,8
Logement collectif, bureaux, hôtels, restauration, enseignement, petits
1,7 1,2
Autres usages 3,0 2,5
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Emission de chauffage et de froid
Efficacité de l'émetteur (écart au point de consigne) en chaud
Efficacité de la régulation suivant le même principeDémarche analogue pour le refroidissement
Classes de variation spatiale en chaud
CA Plancher chauffant0 0 0 0
Soufflage d'air chaud avec reprise < 3m du solÉmetteurs avec brassage en position basse
Émetteurs rayonnantsÉmetteurs basse température
Plafonds rayonnantsCassettes et tubes à plus de 4m du sol
C Autres émetteurs0,4 1,2 2,0 2,8
locaux de plus de 8 m sous
plafond
B
0,2 0,8 1,2 1,6
Émetteur locaux de moins de 4 m sous
plafond
locaux de 4 à 6 m sous plafond
locaux de 6 à 8 m sous plafond
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Distribution de chauffage et de froid
Les pertes de distribution dépendent :• de la longueur du réseau,• des déperditions linéiques,• de l'écart température de distribution utile entre le réseau et l'ambiance
Exemple de longueurs de réseau / surface utileAres Ares
en résidentiel en locaux autresBitube 1 0.4Centralisé 0.6 0.24Monotube 0.8 0.32Plancher Chauffant 0.2 0.08
Type de réseau de distribution
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Générateur de chaleur et de froid
Générateurs à combustibleGaz, Fioul, boisDémarche proche de la RT2000
Réseaux de chaleurEfficacité de la station d'échange
Générateurs thermodynamiquesCOP et Efficacité à pleine charge en conditions nominalesCorrigé par les effets de charge partielle et de conditions non nominales
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Eau chaude sanitaire
Besoins thermiques fonctions debesoins volumique,de la température d'arrivé d'eau (température d'usage = 40 °C)
Besoins volumiques :Résidentiel : fonction de la surface du logementNon résidentiel
Hébergement : nombre de litsHôtels : nombre de chambresRestauration : nombre de repasAutres : négligé 0
500
1000
1500
2000
0 50 100 150 200surface du logement en m2
l/semainel/(semaine.m2) *100
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Eclairage
Les consommations dépendent :En non résidentiel
des capacités en éclairement naturelde la puissance installéedu mode de gestion
En résidentielLe système d'éclairage est conventionnelLes logements bénéficiant d'un bon éclairage naturel sont valorisés
Les consommations sont prises en compte pour les besoins de chaleur et de froid
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Les sorties réglementaires
De baseC, exprimé en kWhep / m2 Tic : température atteint un jour chaud d'été
D'aide à la compréhension Déperditions statiquesDébits de ventilation
En occupation et inoccupationDébit spécifique dû à la perméabilité
Consommations par énergie et par posteChaud, froid,ventilation, ECS, éclairage
Étude de sensibilité aux principaux paramètres
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Calcul du coefficient C
Cep = Cch Cep-ch + Cfr Cep-fr +Cecs Cep-ecs + CeclCep-ecl +Cvent Cep-vent + Caux Cep-aux – Epv Cep-pvAvec (en kWh/m2 d'énergie finale):
Cch chauffage Cfr refroidissement Cecl éclairage, Cecs eau chaude sanitaire,,Cvent ventilateurs ,Caux autres auxiliaires de distribution et génération, Epv représente la fourniture d'énergie photovoltaïque,,
Cep.ch, Cep.fr, Cep.ecs, Cep.ecl, Cep.vent Cep.aux Cep-pv sont les coefficients de transformation en énergie primaire (2,58 pour l'électricité, 1 pour les autres énergies).
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Exemple de résultats
0
50
100
150
200
250
maisonélec H1
maisonélec H3
collectifgaz H1
collectifgaz H3
bureauPAC H1
bureauPAC H3
kWH
ep/(m
2.an
)
auxoliaires
ventilation
éclairage
refroidissement
ECS
chauffage
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Les évolutions ultérieures
Meilleure prise en compte des systèmes
thermodynamiques
Puits canadiens
Protections solaires
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Les solutions techniques
Permettent le respect de la réglementation sans calcul en particulier à l'initiative des professionnels
Travaux en coursSolutions techniques maisons individuelles
Analogues à celles de la RT 2000
Solutions techniques confort d'étéPermettront le respect réglementaire sans calcul en termes d'exigence de protection solaire requiseMode d'utilisation analogue à l'exigence réglementaire de la RT2000
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