gebaeudetechnik f

8/17/2019 Gebaeudetechnik f

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Impressum

Installations du bâtiment – Planifica-

tion énergétique intégrée

Editeur: Fachhochschule Nordwest-schweiz, Institut Energie am Bau

Auteurs: Reto von Euw, Zoran Alimpic,

und Kurt Hildebrand avec des contribu-tions de von Ruben Lüthy, Heinrich Manz,Jürg Nipkow, Jürg Tödtli et Volker Wouters

Direction de projet: FachhochschuleNordwestschweiz; Institut für Energie amBau, Muttenz; Armin Binz, Achim Geissler,Barbara Zehnder

Révision et mise en page: Faktor Journa-listen AG, Zurich; Othmar Humm, Chris-tine Sidler, Sarah Jost, Noemi Bösch

Traduction: Ilsegret Messerknecht

Lectorat spécialisé: Charles Weinmann,Weinmann-Energies SA

Cet ouvrage fait partie de la série de publi-cations spécialisées «Construction durableet rénovation». Il se base sur les cours ducursus Master visant à l’obtention d’uncertificat «Energie et construction du-

rable» (www.en-bau.ch), une offre de for-mation continue de 5 hautes-écoles spé-cialisées suisses. Cette publication a étéfinancée par l’Office fédéral de l’énergieOFEN/SuisseEnergie et la Conférence desdirecteurs cantonaux de l’énergie (EnDK).

Commande: A télécharger gratuitementsous www.energiewissen.ch ou sousforme de livre auprès de Faktor Verlag,[email protected] ou www.faktor.ch

Janvier 2014.ISBN: 978-3-905711-29-5


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Illustration 1:Le bâtiment comme

système.

1.1 Les avantages du travail

en équipe

Les paramètres sont à définir claire-

ment. «Construire» signifie allier construc-tion, matériaux et installations du bâti-ment de manière à obtenir un résultat vi-suellement élégant: une tâche pour uneéquipe interdisciplinaire. C’est cette colla-boration qui permet de créer une véritablevaleur ajoutée. Celle-ci se reflète dans le

confort et la consommation d’énergie,mais également dans le niveau de satisfac-tion des utilisateurs. Atteindre ces objectifsimplique de travailler à une nouvelle com-préhension de la planification, de laconstruction et de l’exploitation du bâti-ment. Les concepteurs sont chargés d’as-socier l’architecture, l’organisation des es-paces et la technique du bâtiment, et de lecommuniquer; ils doivent être en mesurede proposer au maître d’ouvrage un projetglobal. Ils sont ainsi contraints de seconfronter au «bâtiment comme un tout»,d’en comprendre le concept et de le consi-dérer dans le contexte de l’utilisateur et dumaître d’ouvrage (Illustration 1). Les objec-tifs et programme du projet, élaborés enéquipe, sont à ajuster progressivement enintégrant judicieusement les outils actuelsde simulation dynamique et les possibilitésdu réglage automatique.

Des solutions appropriées. Le savoir-

faire actuel en matière de bâtiment nouspermet de résoudre des problématiquescomplexes. Pas seulement par la multipli-cation des techniques utilisées, mais sur-tout grâce à l’application pertinente detechniques et solutions appropriées. Nouscontinuons à tendre vers des bâtiments deforme simple optimisant l’utilisation del’éclairage naturel, l’orientation des fa-çades, la part vitrée, la masse thermique,l’étanchéité à l’air, la protection phonique,

la sécurité, sans oublier l’agrément et lacompatibilité sociale. Cela requiert une ité-ration constante des différentes étapes de

planification de l’équipe, en tenant comptedes souhaits du maître d’ouvrage.

Une équipe interdisciplinaire doit prendreen charge la globalité d’un bâtiment. Lemaître d’ouvrage, l’architecte, le concep-teur financier, l’ingénieur civil ainsi que lesingénieurs spécialisés doivent, dans lecadre d’un partenariat coopératif, définirla charte de l’utilisateur, les objectifs ainsique le projet. Dans chaque phase du pro-

jet, il doit être possible de remettre enquestion un élément, de l’optimiser etd’en assumer la responsabilité.

La représentation modulaire de la tech-nique du bâtiment, nommée «ModulaGT» ou «Module TB»), illustre les rapportsentre la technique du bâtiment et tous lescorps de métier. L’idée est qu’une équipeinterdisciplinaire utilise une terminologiecommune facilitant ainsi la compréhen-sion mutuelle. La méthode ne pose néan-moins aucune exigence quant aux installa-tions. L’outil Modula GT peut être utilisépour les bâtiments existants comme pourles constructions nouvelles. Il est présentédans la norme SIA 410 (en consultation).Constructions nouvelles: ] Etudes de concepts et de variantes ] Contrôles de la faisabilité, choix des op-

tions ] De l’avant-projet jusqu’à la réalisation

Intégration des installations

Chapitre 1

Reto von Euw

Kurt Hildebrand

Le bâtimentcomme système

Architecture

Génie civilTechnique

du bâtiment(CVCSE)


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4Intégration des installations

Tableau 1: Affecta-

tion des systèmes

partiels techniques

du bâtiment aux

principales notions.

Pour les concepteurs, les différences entreles constructions nouvelles et les rénova-tions s’amenuisent. Dans les deux cas, lesmêmes règles de planification interdiscipli-naire s’appliquent. Dans les bâtiments ad-ministratifs de haute qualité, il convient degarantir la flexibilité de transformation etd’adaptation, par des espaces sous lesplanchers ou dans les plafonds qui per-mettent l’adaptation des installationstechniques du bâtiment. Pour la planifica-tion, le mode de valorisation et la disponi-bilité des ressources énergétiques du sitesont déterminantes. Il convient toujours detendre vers des bâtiments de forme simple,

prenant en compte les objectifs de la so-ciété à 2000 watts.

Rénovation ou optimisations de l’exploita-tion: ] Analyse des solutions existantes ] Investigations particulières

] Relevé du «hardware» (installations) ] Représentation du «software» (automa-

tisme du bâtiment)

Les installations du bâtiment (chauffage,ventilation, climatisation, sanitaire, élec-trotechnique et automatisme du bâtiment)sont de plus en plus interdépendantes.C’est pourquoi il est essentiel d’avoir unecompréhension globale de ces disciplinesC – V – C – S – E – R, et de les appréhender

aussi bien comme des fonctions indivi-duelles que comme un système techniqueintégré.

Systèmes partiels Source/Puits Transformation Stockage Distribution Local/Transmis-

sionSystèmes

Installations de chauf-

fageSource d’énergie

Génération de cha-leur

Accumulation dechaleur

Distribution dechaleur

Emission de cha-leur

Installations de ventila-

tion et de climatisation Air neuf/air pulsé Traitement de l’air

Accumulation de

la chaleur

Distribution aé-

raulique Diffusion d’air

Installations de refroi-

dissement

Source d’énergieEvacuation de cha-leur

Production de froidRefroidissement dela machine frigori-fique

Accumulation defroid

Distribution defroid

Refroidissement

Installations sanitaires

Approvisionnement eneau

Source d’eau Traitement de l’eau Stockage de l’eau Distribution d’eau Point de soutirage

Evacuation de l’eau Eaux usées DécantationAccumulation deseaux usées

Canalisation deseaux usées

Vidange, évacua-tion des eauxusées

Approvisionnement engaz

Source de gaz Traitement du gaz Accumulateur degaz

Distribution degaz

Consommateur degaz

Air comprimé et vide Air extérieurCompresseur, trai-tement de l’air

Réservoir d’aircomprimé, de vide

Distribution d’airConsommateurd’air comprimé/devide

Installations électriques et de communication

Installations électriquesRaccordement aucourant fort

Production élec-trique

AccumulateurInstallations (cou-rant fort ou faible)

Consommateur

TélécommunicationFourniture d’infor-mations

Source de donnéesStockage de don-nées

Lignes informa-tiques et télépho-niques

Consommateur dedonnées et decommunication

Systèmes d’automatisme du bâtiment Niveau terrain Niveau automatisation Niveau gestion


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1.2 Energie grise

La forme, l’enveloppe et la structure por-teuse sont déterminantes pour le bilanmassique ainsi que pour l’énergie grised’un bâtiment. Néanmoins, les installa-tions techniques sont également très per-tinentes pour le bilan de l’énergie primaire.Les résultats calculés pour deux types debâtiments ayant différents degrés de tech-nicité mettent en évidence des parts éle-vées constantes: dans le cas de la construc-tion nouvelle du bloc hospitalier de l’hôpi-tal municipal du Triemli, la part des instal-lations techniques sur le total de l’énergie

grise s’élève à un peu moins d’un quart.Pour le quartier résidentiel «Sihlbogen» dela coopérative de construction Zurlinden,la part des installations techniques s’élèvede façon similaire à 23 % (illustration 3 ettableau 4). Cela résulte de la faible duréede vie des installations. La plupart des sys-tèmes techniques doivent être remplacésau moins une fois pendant le cycle de vied’un bâtiment, estimé à environ 60 ans.L’évaluation écologique des installationstechniques du bâtiment montre d’autresaspects pertinents des installations tech-niques domestiques sur le plan énergé-tique.

Installations de ventilation

Des installations de ventilation du bâti-ment ont été étudiées dans une douzained’immeubles d’habitation ou de maisonsindividuelles. Pour ces dernières, le besoinen énergie primaire non renouvelable, rap-porté au m² de SRE, s’élève à environ 200

MJ/m² SRE. Ce sont les systèmes deconduites qui renferment la part d’énergiegrise la plus importante. Les conduites enacier inoxydable, notamment, sont cellesqui contiennent le plus d’énergie grise, àl’inverse de celles en PE, qui en renfermentmoins. Les installations centrales, malgrédes voies de distribution plus longues,s’avèrent plus favorables sur ce plan queles installations de ventilation décentrali-sées. Les registres terrestres impliquent un

besoin important en énergie primaire, no-tamment lorsqu’ils sont réalisés en bétonplutôt qu’en PE ou en PVC. En raison de

leur faible complexité technique, les instal-lations d’extraction d’air ont un besoin enénergie primaire de moins de la moitié decelui d’une ventilation domestique simple.Il est en outre à noter que si l’extractiond’air de la cuisine est organisée exclusive-ment en zones montantes verticales (avecle moins de trajectoires horizontales pos-sibles), la part d’énergie grise est encoreréduite.En outre, les installations de ventilationdes bâtiments administratifs ont des débitsvolumiques d’air plus importants, c’estpourquoi les modules présentent une plusgrande masse et un besoin en énergie pri-

maire (par m² SRE) plus élevé que les ins-tallations de ventilation.

Chauffage

La distribution de chaleur et son systèmede diffusion sont les principaux respon-sables de la part d’énergie grise d’un sys-tème de chauffage. Neuf exemples réelsont été analysés dans le cadre d’une étudede cas: le besoin en énergie primaire desinstallations de chauffage est approximati-vement le même que celui des installationsde ventilation. Si l’on calcule le besoin enénergie primaire du système de distribu-tion de chaleur rapporté à la surface, l’in-fluence du besoin de puissance spécifiqueapparaît clairement. Il n’est cependant paspertinent de confronter corps de chauffeet plancher chauffant à l’aide de valeurforfaitaires.Dans le cas des installations de combus-tion, c’est la périphérie qui fait la diffé-rence: pour le chauffage à mazout, la ci-

terne doit être incluse en supplément dansle bilan, pour les chauffages au bois, il enva de même pour l’accumulateur souventannexé, et dans le cas de la pompe à cha-leur, c’est notamment l’enfouissement dela sonde géothermique qui est d’une im-portance cruciale. En outre, le bilan del’énergie primaire des installations dechauffage dépend également du besoinde puissance spécifique.


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7Installations du bâtiment

tantes et le standard d’équipement déter-minent le besoin en énergie primaire, quiest généralement plus élevé dans les habi-tations que dans les bâtiments administra-tifs. Par rapport à la surface de référenceénergétique, l’énergie grise des installa-tions sanitaires se situe dans une plagecomparable à celle des systèmes de chauf-fage ou des installations de ventilation.

Installations solaires

Dans les cas des installations solaires ther-miques et photovoltaïques, l’amortisse-ment énergétique est très intéressant: lescapteurs plans fournissent au plus tard

après 2½ ans de l’énergie thermique «posi-tive». Entre la première et la troisième an-née, les cellules photovoltaïques (selon lerendement) doivent être en exploitationpour amortir le besoin en énergie primaire.Le besoin en énergie primaire, dans le cas

Installations électriques

Les matières synthétiques et le cuivrepèsent lourd dans le bilan matériel et éner-gétique des installations électriques. Selonle standard d’équipement, le câblage etl’éclairage ont ainsi une contribution im-portante dans le besoin en énergie pri-maire spécifique. Dans les bâtiments ad-ministratifs dotés de nombreuses prises etraccords de câbles de données, le degréd’installation est élevé. Au «Triemli» bardéde hautes technologies, la part d’énergiegrise des installations électriques repré-sente plus de 10 % de celle de l’ensembledu bâtiment (calculé sur un an).

Installations sanitaires

L’inventaire de base des installations sani-taires comprend, outre les conduitesd’eau, le chauffe-eau et les appareils dessalles de bain. Le nombre de zones mon-

Tableau 3: Valeurs

indicatives de

consommation

d’énergie primaire

pour la réalisationd’installations tech-

niques.

Installations techniques: énergie grise

Installations Besoin en énergie pri-maire* (en MJ par m²SRE)

Ventilation

(pour la ventilation domes-tique)

Caractéristiques

Conduites en acier inoxy-dableConduites en PE

21013160

Chauffage

(pompes à chaleurgéothermiques))

Besoin en puissance

10 W/m2

30 W/m2

50 W/m2

70210340

Chauffage

(mazout, gaz naturel, bois)Besoin en puissance

10 W/m2

30 W/m2

50 W/m2

1030

40

Electricité Niveau d’installation

faiblemoyenhaut

150250500

Sanitaire Typologie

Bâtiment administratifHabitation

160230

Solaire thermique (pro-

duction d’eau chaude

uniquement)

Typologie

Maison familiale

Immeuble d’habitation

112

67* Valeurs moyennes conformément à SIA 2032. (Source: Basler & Hofmann, 2008)


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Exemple de Sihlbogen

Le bâtiment comporte sept étages et unsous-sol. Il possède une forme cubiquesimple avec une série de balcons séparéssur le devant. Cinq cages d’escalier inté-rieures desservent deux appartements parétage. Un système porteur simple permetune grande flexibilité. Les zones sanitairessont groupées dans une zone centrale. Surle plan de la construction, il s’agit d’unmode de construction mixte constitué deplafonds et de murs intérieurs massifs,ainsi que d’une construction légère por-teuse et isolante en bois pour les façades,avec un revêtement ventilé par l’arrière.

d’une installation solaire thermique (accu-mulateur d’eau, conduites, isolations etpompes inclus), est important et s’élève aumaximum à 100 MJ/m² SRE. Le bilan del’énergie primaire des installations solairesthermiques dépend principalement de lafinalité d’utilisation. Les installations utili-sées uniquement pour la production d’eauchaude s’en sortent mieux que celles utili-sées pour fournir une assistance au chauf-fage. En effet, ces dernières nécessitent unaccumulateur d’eau qui requiert plus demasse et plus d’énergie grise.

Eléments de construction MJ par m²

SRE et par an

MJ par m²

SP et par an

Part

Installations techniques (y c. install. électriques,chauffage, ventilation, sanitaire)

23,46 20,47 23 %

Structure porteuse (y c. murs intérieurs, ap-puis, plafonds)

22,44 19,58 22 %

Aménagement intérieur (y c. parois de sépara-tion, revêtements de sol, habillage de murs etde plafonds)

15,3 13,35 15 %

Enveloppe du bâtiment, y c.fenêtres, portesMur extérieur au-dessus du terrain(y c. habillage)Toiture (y c. couverture)Excavation, fondationsMur extérieur en-dessous du terrain(y c. habillage)

36,612,24

11,226,125,1

2,04

30,810,68

9,795,344,45

1,78

36 %12 %

11 %6 %5 %

2 %

Balcons 4,08 3,56 4 %Total 102 89 100 %

Balcon 4 %

Enveloppe du

bâtiment

36 %

Structure porteuse

22 %

Installations

techniques

23 %

Aménagement

intérieur

15 %

Tableau 4: Exemple

de Sihlbogen. Bilan

énergétique pri-

maire des différents

éléments de

construction.

SRE: Surface de ré-

férence énergé-

tique

SP: Surface de plan-

cher

Illustration 3: Parts

des différents élé-

ments sur le total

de l’énergie grise

(exemple de Sihl-

bogen à Zurich-

Leimbach).


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Caractéristiques de l’objet

Site Zurich-Leimbach

Type de bâtiment Bâtiment administratif etd’habitation de 7 étages

Année de construction 2012

Coût total de la construction

(CFC 2)

env. 90 millions de francs

Surface de plancher 9860 m2

Surface de plancher extérieuredes balcons

1326 m2

Surface de référence énergétique 8583 m2

Surface d’enveloppe du bâtiment 8149 m2

Facteur de forme 0,95

Besoin en énergie calorifique Qh 56 MJ/m2 a

Energie grise pour la réalisation 3590 MJ/m2 SRE

Energie grise pour l’élimination 627 MJ/m2

SRETotal de l’énergie grise par an 102 MJ/m2 a

Chambre

Chambre

Chambre

Chambre

Chambre

Chambre

Chambre

Chambre

Chambre

Chambre

Chambre

Chambre

Illustration 4: Le lo-

tissement Sihlbogen

à Zurich-Leimbach:

Rendering, plan de

l’étage et coupe.

Tableau 5: Caracté-

ristiques de l’objet

Sihlbogen

(Sources: Evaluation

écologique d’instal-

lations techniques

du bâtiment pour

SIA 2032, rapport fi-

nal; Basler & Hof-

mann Ingenieureund Planer AG,

2008).


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variabilité élevé. Il est adaptable et com-prend notamment les éléments suivants: ] aménagement intérieur (murs, sols, pla-

fonds)

] installations techniques du bâtiment

L’aménagement intérieur est un investis-sement à moyen ou court terme (duréed’utilisation 5 à 15 ans) modifiable sansmesure constructive importante. Ce sys-tème comprend notamment: ] l’aménagement ] les appareils (y c. leurs raccordements au

système secondaire) ] le câblage informatique

Les installations du bâtiment – une

composante du second oeuvre

] Installations de chauffage ] Installations de ventilation et de climati-

sation ] Installations de refroidissement ] Installations sanitaires (installations

d’eau, de gaz et d’air comprimé) ] Installations d’éclairage ] Installations d’alimentation électrique ] Installations de communication ] Installations d’automatisme du bâtiment ] Installations de transport ] Installations de sécurité, p. ex. installa-

tions de protection contre l’incendie ] Installations de protection solaire

Si l’on souhaite différencier les systèmesselon leur durée d’utilisation, cela doit êtrepris en compte au bon moment dans leprocessus de planification. La dispositiondes centrales est primordiale, car les sys-

tèmes centralisés et décentralisés, ainsique les formes mixtes, ont une influenceconsidérable sur les emplacements desgaines et sur la qualité des composants(appareils). L’emplacement, la taille et l’ac-cessibilité des centrales sont des élémentsimportants de la planification interdiscipli-naire. En effet, ils jouent un rôle particuliersur le plan de la consommation d’énergie,de la remise en état et de la maintenance,du concept de mesure et de la sécurité

(p. ex. protection contre l’incendie). Lataille, comme la géométrie du local,doivent pouvoir s’adapter aux installations

1.3 Au croisement de la

technique du bâtiment et de

l’architecture

Gaines, emplacement des centrales,

niveaux et zones d’installation

Séparation des systèmes – gros oeuvre,

second oeuvre, aménagements inté-

rieurs: En raison des différents cycles devie des systèmes de composants et de leurgestion, il est important de bien veiller àl’accessibilité des conduites, systèmes decanalisations etc. La technique interdisci-plinaire du bâtiment consiste également à

prendre en compte les différences en ma-tière de durée d’utilisation.

Le gros oeuvre est un investissement àlong terme (durée d’utilisation 50 à 100ans) et constitue le cadre pour l’essentielimmuable du système secondaire. Il com-prend notamment: ] la structure porteuse (trame horizontale

et verticale) ] l’enveloppe du bâtiment (façade et toit) ] la valorisation extérieure (desserte de la

zone) ] la valorisation intérieure (raccordement

principal horizontal et vertical) ] la structure de base de la technique du

bâtiment (concept de raccordement tech-nique horizontal et vertical, emplacementdes locaux techniques)

Le second oeuvre représente un investis-sement à moyen terme (durée d’utilisation15 à 50 ans) et doit disposer d’un degré de

Illustration 5: Diffé-

renciation des sys-

tèmes selon leur du-

rée d’utilisation.

Gros oeuvre(Durée d’utilisation 50–100 ans)Structure porteuse, enveloppe du bâtiment,valorisation extérieure et intérieure

Second oeuvre(Durée d’utilisation 15−50 ans)Aménagement intérieur, techniquedu bâtiment

Aménagement intérieur(Durée d’utilisation 5−15 ans) Equipements,mobilier, câblage informatique


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novations, le maître d’ouvrage doit définirune marge de manœuvre pour permettrela modification de l’utilisation du bâtiment.La qualité du gros oeuvre principalementdéterminée par le dimensionnement ap-proprié, sur le long terme, des grandeursde base, décisives pour les développementset les changements d’utilisation (p. ex. hau-teur des locaux, charges utiles, potentiel devalorisation logistique et des installationstechniques). La séparation des systèmesconfère aux bâtiments une valeur ajoutéepour l’avenir. L’effort supplémentaireconsacré au gros oeuvre est compensé pardes dépenses ultérieures moins impor-

tantes, et par une flexibilité d’utilisationavantageuse. Dans les grandes unités, parexemple dans le plan directeur d’une zone,il doit être possible d’effectuer une rocadepour les changements d’utilisation et lesrénovations. En d’autres termes, un bâti-ment ou une unité doit être suffisammentflexible pour pouvoir accueillir de façontemporaire un service ou une unité.

L’approvisionnement de base d’un bâti-ment, ainsi que les installations supplé-mentaires, par exemple un aménagementlocatif, doivent permettre des modifica-tions et des ajouts ultérieurs. Les conceptsdoivent donc être conçus de façon flexible.Si l’on respecte les conditions présentéesci-dessus et que l’on veille à utiliser unéquipement adéquat sur le plan énergé-

ainsi qu’à des compléments ultérieurs.L’accessibilité doit être garantie, même auxcomposants les plus grands. La prise encompte de ces aspects dans une phase deplanification précoce est d’une importancecruciale. Malgré tout, les systèmes dedalles actives intégrés dans le béton deconstruction, constituent une exception.Les analyses de risques ont montré que ladurée d’utilisation de tels systèmes, dansla mesure où ils ne sont pas mécanique-ment abîmés lors de la pose, est supérieureà 50 ans.La SIA a publié dans ses normes 382/1 et384/1 des diagrammes permettant de di-

mensionner des infrastructures techniquesdu bâtiment, par exemple des coupestransversales de gaines techniques, desdimensions de centrales, le dimensionne-ment de réservoirs de combustible. L’in-frastructure de la technique du bâtimentpeut représenter 10 à 30 % de la surfacedu bâtiment. Elle est donc importantedans le projet architectural.

Flexibilité signifie également ouverture dubâtiment à des modifications futures deson utilisation. Les bâtiments sont souventconçus pour une unique utilisation. Lorsdes changements d’utilisation, cela en-gendre alors des dépenses importantes, carla structure du bâtiment est fortementorientée vers l’utilisation première. Dans lecas des constructions nouvelles et des ré-

Illustration 6:

Typologie de laflexibilité dans un

immeuble (HSLU).

Utilisation1 Utilisation 1 Utilisation 1Utilisation 2

Mesures

additionnelles


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correspondante s’élève à seulement 0,5.Seuls 3 % des personnes interrogées por-tant des pantoufles ont évalué un plancherà 24 °C comme étant légèrement tropchaud, tandis que 3 % l’ont trouvé légère-ment trop froid. Au total, on obtient donc6 % de personnes légèrement insatisfaites.Lorsque la température du plancher se si-tue autour de 22 °C, le nombre des per-sonnes non entièrement satisfaites passe à8 %, c’est-à-dire que 2 % seulement desinterrogés trouvent encore le plancher lé-gèrement trop chaud, tandis que 6 % letrouvent désormais un peu trop froid. Cen’est que sous les 20 °C et au-dessus de

27 °C que tous sont d’accord pour trouverle plancher «légèrement trop froid» ou«légèrement trop chaud». Pour le fluxthermique direct de la plante du pied jusqu’au plancher et pour le rayonnementdepuis la cheville jusqu’à l’environnement,une température de surface du plancher de24 °C serait idéale. Dans l’évaluation duconfort de la température du plancher, uneseconde grandeur joue toutefois égale-ment un rôle important, en raison ducontact direct: le coefficient de pénétrationthermique. Ce coefficient dépend du ma-tériau de revêtement de sol. Plus la conduc-tivité thermique de la couche supérieureest faible, moins la quantité de chaleurs’écoulant de la plante du pied jusque dansle sol est importante. En d’autres termes,une accumulation de chaleur se produitdans la couche supérieure et freine l’écou-lement de chaleur. Le flux de chaleur freinéest ressenti comme une «température am-biante accrue», un effet considéré comme

agréable en hiver. L’indice PPD est un pour-centage fixement associé à l’indice PMV,qui coïncide avec le pourcentage moyend’un nombre relativement important depersonnes interrogées au sein d’une incer-titude statistique. PPD signifie «predictedpercentage of dissatisfied» (pourcentageprévisible d’insatisfaits), et PVM «predictedmean vote» (vote moyen prévisible). Lesindices PMV et PPD décrivent des ressentisthermiques de «trop chaud» à «trop froid»

pour le corps tout entier considéré commeun tout. L’inconfort thermique peut cepen-dant également être ressenti en lien avec

Illustration 9:Rendement théo-

rique en fonction

de la température

ambiante.

Rayonnement 45%

Evapotranspiration 15%

Excrétion 5%

Convection 15%

Respiration 10%

22 23 24 25 26 27 28 ºC 30

100

85

75

65

%

Température ambiante

Rendement en%

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

10 14 18 22 26 30 34 38

Température ambiante [°C]

Dégagement de chaleur [W]

Rayonnement

Conduction thermique

Convection Evapotranspiration

Illustration 10: Emis-

sion de chaleur de

l’humain. (Source:

Robert Meierhans)

Illustration 11: Emis-

sion de chaleur

de l’humain (assis,

aucune activité

corporelle, habille-

ment normal, air stationnaire).

Source: Recknagel

des critères individuels. Par exemple, lescourants d’air constituent l’une des causesd’inconfort les plus souvent mentionnées.

En hiver, avec une bonne isolation ther-mique, les températures de surface inté-


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Sur les murs extérieurs froids mal isolés, onobserve en effet une humidité relative plusélevée, qui conduit rapidement à la forma-tion de moisissures avec des produits dedécomposition toxiques pouvant occasion-ner de sérieuses allergies.

En été, la masse du bâtiment maintenuequasiment à la température ambiante parl’isolation thermique et l’ombrage peut êtreutilisée comme accumulateur-tampon pourles pointes de charge thermique. Des dispo-sitifs d’ombrage flexibles permettent derégler correctement le gain en lumière na-

rieures et ainsi le confort de rayonnementsont nettement plus élevés. Les bâtimentsbien isolés nécessitent des puissances dechauffe moins importantes et permettentainsi des mesures plus douces de contrôlede la température ambiante. Ce mode deconstruction permet d’éviter la sécheressede l’air, le dépôt d’air froid sur les mursextérieurs et les fenêtres et le rayonnementthermique désagréable contre les surfacesfroides. Pour des raisons d’hygiène, destempératures de surface chaudes jouentégalement un rôle important dans la luttecontre le développement des moisissures.

D é g a g e m e n t d e c h a l e u r s p é c i f i q u e ( m e t o u W / m 2 )

Valeur d’isolation thermique de l’habillement (clo ou m2K/W)

00

0,5 1 1,5 2

1,0

2,0

3,0

station couchée au repos

station assise au repos (bureau,travail sur ordinateur)

activité assise (bureau, habitation, école,laboratoire), station debout détendue

activité debout facile (achats, laboratoire,travail d’usine facile, enseignement)

activité de difficulté moyenne(vente, ménage, travail d'atelier)

travail d’atelier difficile175

150

125

100

75

50

±5 °C

±4 °C

±2 °C±1 °C

±3 °C

±2,5 °C

nu

shorts

habillement estivaldétente (t-shirt, short)

vêtementsd’été légers(pantalon long)

vêtements de travail légers(pantalon de travail, chemiseà manches longues)

habillement hivernald’intérieur (chemise àmanches longues, pull-over)

vêtements de villeeuropéens traditionnels(chemise, costume, veste)

0 0,1 0,2 0,3

28 °C

26 °C

24 °C22 °C

20 °C18 °C

16 °C

14 °C12 °C

10 °C

±1,5 °C

(m2K/W)

(W/m2)

(clo)

(met)

Illustration 12: Va-

leur de la tempéra-

ture neutre. Emis-

sion de chaleur spé-

cifique (met) de

l’humain en fonc-

tion de la valeur

d’isolation ther-

mique (clo) de l’ha-

billement. Condi-

tions: 50 % d’humi-dité relative, 0,15

m/s de vitesse de

l’air et 10 % d’insa-

tisfaits. (Source: ISO

7730)

1

10

100

-2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2

froid légèrementfroid

neutre légèrementchaud

chaud

PMV; vote moyen prévisible

(Predicted mean vote)

PDD; nombre prévisible d’insatisfaits(Predicted percentage of dissatisfied)

Illustration 13:

Rapport entre la

part prévisible d’in-

satisfaits et le vote

moyen prévisible en

matière de confort

thermique. Ecarts

par rapport à latempérature

«neutre» en K.


18/184


turelle et d’éviter une pénétration excessivede chaleur. Cela permet de réduire les me-sures de climatisation gourmandes en éner-gie ainsi que leurs effets secondaires bienconnus, tels que les bruits et courants d’air.

Un bon climat ambiant implique cepen-dant également l’utilisation de matériauxnon polluants, un bon design en matièrede lumière naturelle et de couleur ainsiqu’une bonne protection phonique et unebonne acoustique du local. Les matériauxpossèdent une grande influence sur laventilation requise du local. L’éclairagenaturel, quant à lui, influe sur les puis-

sances de refroidissement, dans la mesureoù l’utilisation d’un éclairage électriqueaugmente les charges thermiques.

Pour l’industrie du chauffage et de la

climatisation, les bâtiments dotés d’unebonne isolation thermique présentent desexigences différentes en matière deconcepts de chauffage et de refroidisse-ment. Il n’est plus question d’y intégrer dessystèmes réactifs et puissants. La nouvellestratégie est celle de la climatisation«douce». Si on laisse de côté l’apport d’airneuf et l’évacuation de l’humidité et desodeurs, la technique de climatisation ne joue plus qu’un rôle secondaire dans la réa-lisation d’un climat intérieur confortable.

Asymétrie de température: Les asymé-tries de température, causées par exemplepar des différences de température sur lessurfaces de confinement des locaux,peuvent être à l’origine de sensations d’in-

confort. L’humain est moins tolérant vis-à-vis d’une paroi froide que vis-à-vis d’uneparoi chaude. En d’autres termes, atten-tion aux surfaces de fenêtre et de mur ex-térieur froides! Pour les plafonds, c’estl’inverse: tandis qu’une température plusbasse de 10 K au plafond est tolérée, lalimite de tolérance pour les plafondschauds est nettement moindre, et s’élèveà seulement 5 K. Les chauffages par le pla-fond ne sont donc adaptés que s’ils sont

de très faible puissance, avec de bassestempératures de plafond.

Catégorie Température am-

biante °C

Eté, vêtements d’été:

0,5 clo/1,2 met,

plage de tolérance

Température

ambiante °C

Hiver, vêtements

d’hiver:

1,0 clo/1,2 met,

plage de tolérance

A 24,0 °C – 26,0 °C 20,0 °C – 22,5 °C

B 23,5 °C – 26,5 °C 19,0 °C – 24,0 °C

C 23,0 °C – 27,0 °C 18,0 °C – 24,0 °C

Catégorie

(part d’insatisfaits)

Description

A: moins de 6 % Attentes très importantes en matièrede climat ambiant; recommandé pourles locaux dans lesquels séjournentdes personnes très sensibles et ayantdes besoins particuliers.

B: moins de 10 % Attentes normales

C: moins de 15 % Attentes acceptables, modérées

Air intérieur avec une qualitéde l’air moyenne

Espaces d’habitation etde bureau typiques

Niveau de CO2 de 950 à 1350 ppm

Débit d’air 22 m3 /h · P à36 m3 /h · P

Tableau 10: Catégo-

ries d’exigences en

matière de confort

thermique selon EN

ISO 7730.

Tableau 11: Plages

de température

adaptées pour les

habitations et bu-

reaux conditionnés.

Tableau 12: Valeurs

pour une qualité de

l’air moyenne selon

EN 13779.

Asymétrie de la température de rayonnement en K

Part d’insatisfaits en%

100

1

10

plafond chaudmur froid

plafond froid

mur chaud

0 5 10 15 20 2515 30 35

Illustration 14: Part

prévisible d’insatis-

faits en raison de

l’asymétrie de la

température derayonnement.

(norme SIA 180)


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1.5 Principes de base de

l’«aération douce»

Le principe de base essentiel est éminem-ment simple: moins un bâtiment perd dechaleur par temps froid, et moins la chaleurdu soleil et l’humidité y pénètrent par lesfenêtres en été, plus il est facile de garantirun climat intérieur acceptable. L’eau derefroidissement est encore souvent pro-duite par un climatiseur ou est utilisée entant que «rejets de chaleur» (ou rejets ther-miques) d’une pompe à chaleur réversible.Les énergies renouvelables, tout commel’utilisation directe de la fraîcheur des eaux

souterraines ou des sondes géothermiques,sont préférables à une production de froidmotorisée.

Refroidissement nocturne: Lorsque l’airnocturne est suffisamment froid, la massedu bâtiment peut être préparée à la chaude journée qui s’annonce par un refroidisse-ment naturel. En présence de conditionsclimatiques relativement chaudes, ce «re-froidissement préliminaire» est assisté parun climatiseur. Cette stratégie permet demodérer la puissance de refroidissement depointe et de décaler une partie du travailde refroidissement pendant les horairesnocturnes. Très souvent, ce refroidissementgratuit permet d’abaisser suffisamment latempérature du bâtiment sans interventiondu climatiseur.

Diffusion de chaleur: Le transfert ther-mique est proportionnel à la surface expo-sée, à la capacité d’isolation thermique et à

la différence de température entre l’exté-rieur et l’intérieur. L’effet de chauffe de lasource de chaleur dépend de sa surface(dimension et texture), de sa forme et de satempérature moyenne de surface.

La grande surface du plancher chauffantpermet de fonctionner à des températuresde service relativement basses. Dansl’idéal, celles-ci sont supérieures de seule-ment 2 K à la température minimale sou-

haitée de l’air intérieur lorsque la tempéra-ture extérieure est au plus bas. En d’autrestermes, l’isolation de l’enveloppe du bâti-

Illustration 15: Flux

thermique chauf-

fage/refroidisse-

ment. (Source: Ro-

bert Meierhans)

Illustration 16: Unemauvaise isolation

oblige à utiliser une

puissance de

chauffe élevée pour

une température

élevée de la surface

de chauffe (à

gauche). Une bonne

isolation permet

d’avoir une puis-

sance de chauffe

plus faible pour une

température plus

basse de la surface

de chauffe (à

droite). La meilleure

isolation permet,

pour la même sur-

face de chauffe,

d’avoir une tempé-

rature de surface

plus basse. (Source:

Robert Meierhans)

Illustration 17:

Surface de chaufferelativement petite

(à gauche), plus

grande surface pos-

sible (à droite).

(Source: Robert

Meierhans)

Illustration 18:

Chauffage et refroi-

dissement avec des

surfaces chauffées

et refroidies.(Source: Robert

Meierhans)

=

90/70°C

=

6/12°C

La chaleur est dégagée:chauffage

La chaleur est absorbée:refroidissement

=

90/70 °C (jadis)

=

40/30°C

Faible isolation: puissance dechauffe élevée pour une tem-pérature de surface plus élevée

Bonne isolation: puissance dechauffe plus faible pour unetempérature de surface plus basse

=

45°C

22°C=

Surface de corps de chaufferelativement faible

Plus grande surface possible

20°C22°C 26°C22°C

7 W/m2K 11 W/m2K

11 W/m2K 7 W/m2K

ment doit être dimensionnée de manière àpermettre un chauffage du local à 20 °Cavec une température de surface de 22 °C.La température de surface maximale dé-pend ainsi de l’isolation thermique de l’en-veloppe du bâtiment, et de la températurede l’air extérieur la plus basse d’un endroit.Cette propriété est avantageuse pour deuxraisons:

] Le chauffage devient autorégulant, c’est-à-dire qu’en cas d’apport extérieur de cha-leur, par exemple par le rayonnement so-


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1.6 Energie et technique du

bâtiment

La «source d’énergie» est, dans un systèmefermé, tout élément qui met à dispositionl’énergie, principalement par transforma-tion à partir d’une autre forme d’énergie,tandis que l’«agent énergétique» estl’unité quantifiable et mesurable quicontient ou transfère l’énergie.

Les agents énergétiques fossiles com-prennent le charbon, le gaz naturel, lepétrole et le méthane. Tous les agentsénergétiques fossiles ont en commun le

fait qu’ils ne sont présents qu’en quantitélimitée et que leur utilisation est liée à desémissions de CO2 plus ou moins impor-tantes. Sources d’énergie non renouve-lables: charbon (houille, lignite), tourbe,pétrole, sables et schistes bitumeux, gaznaturel, hydrate de gaz, uranium, pluto-nium.

Sources d’énergie renouvelables: bio-masse, géothermie, énergie solaire, éner-gie hydraulique, énergie éolienne.

Définitions et notions: SIA 416/1, cahiertechnique SIA 2025, cahier technique SIA2031, cahier technique SIA 2032

Energie primaire (énergie brute): L’éner-gie primaire désigne les agents énergé-tiques que l’on trouve dans la nature et quine sont soumis à aucune transformation nià aucun traitement, indépendamment dufait qu’ils soient ou non directement utili-

sables sous cette forme brute; c’est-à-direl’énergie dans son état initial quel qu’ilsoit, tel qu’il est disponible pour une utili-sation industrielle. Par exemple pétrole,gaz naturel, houille, uranium, eau cou-rante, bois de chauffage et autre bio-masse, rayonnement solaire, vent, chaleurenvironnante (énergie environnementale),chaleur terrestre. L’énergie primaire esthabituellement divisée en agents énergé-tiques non renouvelables et renouvelables

(régénératifs).

laire, et ainsi d’augmentation de la tempé-rature de l’air intérieur, il ne dégage plusaucune chaleur car l’écart de températureentre la surface de chauffage et l’air inté-rieur se réduit jusqu’à «zéro degré K».

] L’illustration 18 montre qu’un plancheradapté à un chauffage autorégulant per-met également une fonction de refroidisse-ment en été. Cela s’applique notammentdans les constructions à plusieurs étages,dans lesquelles la puissance de chauffe etde refroidissement se répartit sur les plan-chers et les plafonds.

Pour chaque degré Kelvin (degré Celsius)de différence de température entre l’airambiant et la surface de plafond, l’échangethermique possible pour le chauffages’élève à env. 7 W/m2 et pour le refroidis-sement à env. 11 W/m2. Pour la différencede température de surface entre l’air am-biant et la surface de plancher, la valeurcorrespondante pour le chauffage s’élèveà 11 W/m2 et pour le refroidissement à 7W/m2. Dans l’exemple ci-dessus, le chauf-fage s’effectue ainsi avec 2 fois 18 W/m² =36 W/m² et le refroidissement avec 4 fois18 W/m² = 72 W/m².

Dans le cas d’une installation de clima-

tisation qui fait circuler l’air ambiant 3 à 6fois par heure, il faudrait, pour obtenir lesmêmes performances, introduire de l’air à26 ou à 14 °C. Avec ce système, l’air chauda tendance à rester suspendu au plafonden hiver, l’air froid à provoquer des phéno-mènes de courants d’air en été. Si l’on

veille à respecter ces principes, les construc-tions sont plus robustes et sont ainsi plusflexibles pour des utilisations très variables,sans qu’il soit nécessaire de modifier latechnique du bâtiment.

Les principales conditions

] Bâtiment de forme simple et part vitréesoigneusement dimensionnée ] Ajustement des masses thermiques du

bâtiment et des surfaces des locaux pour

l’absorption des intrants thermiques so-laires ] Protection thermique estivale et hivernale


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industriels utilisés comme énergie pourl’exploitation.

Energie d’usage: énergie mise à disposi-tion chez le consommateur immédiate-ment avant la dernière étape de transfor-mation (en énergie utile). L’énergie d’usageest ainsi par exemple le courant électriqueacheminé jusqu’aux bornes du moteurélectrique ou de l’ampoule, ou l’eauchaude qui coule dans les corps de chauffe.

Energie utile: énergie disponible pourl’utilisateur après la dernière transformation(à la sortie des appareils consommateurs

d’énergie, p. ex. au niveau de l’arbre d’en-traînement du moteur, au niveau du corpsde chauffe dans la chambre), dans la formetechnique nécessaire à l’objectif poursuivi.

Energie secondaire: énergie ayant étécollectée par transformation à partir d’uneénergie primaire ou d’une autre énergiesecondaire (le processus ayant généré despertes par transformation) et disponiblepour une transformation ultérieure oupour l’utilisation directe. Exemples: pro-duits pétroliers (mazout, essence, dieseletc.), gaz liquide, coke, biogaz, électricité,chauffage à distance, rejets thermiques.

Energie finale: énergie prélevée ou ache-tée par le consommateur final (p. ex. uneexploitation industrielle, un bâtiment, unménage) à des fins de transformation et

d’utilisation. Exemples: mazout, gaz natu-rel, chauffage à distance (sous formed’eau chaude ou de vapeur industrielle),électricité prélevée dans le réseau, rejets

Energie primaire

TransportTransformation

Energie secondaire

TransportDistribution

Energie fournie

Consommation non énergétique

Pertes par transport et partransformation, besoin propre

Energie fournie en retour

Périmètre de bilan

TransformationDistribution

Energie finale

Production d’énergieindividuelle

Energie d’usage

Dernière transformation

Energie utile

Pertes par transformationet par distribution

Pertes par transformation

Chaleur rejetée non utiliséeChaleur, force, lumière

Consommation non énergétique

Pertes par transport et pardistribution, besoin propre

Illustration 19:

Etapes de la trans-

formation de l’éner-

gie, de l’énergie pri-

maire à l’énergie

utile, schématique-

ment. (Source:norme SIA 410; en

consultation)


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Objectif

d’utilisation

Chaleur

ambiante

Production

d’eau chaude

E n e r g i e u t i l e

Service énergé-tique

Confortthermique

Eau chaude

Energie ther-mique utile

Besoin en chaleurutilePuissance ther-mique

Besoin en cha-leur pour l’ECSPuissance pourl’ECS

↓ ↓

T e c h n i q u e d u b â t i m e n t

Installation tech-nique du bâti-ment

Installation dechauffage

Installation deproduction d’ECS

Installations tech-niques partiellesdu bâtiment

Générateur dechaleurAccumulateur dechaleurDistribution dechaleur

Générateur dechaleur pourl’ECSAccumulateurd’ECSDistributiond’ECS

Déperdition de

chaleur

… de l’installa-

tion de chauffage

… de l’installa-

tion de produc-tion d’ECS

Energie auxiliaire … de l’installa-tion de chauffage

… de l’installa-tion de produc-tion d’ECS

↓ ↓

E n e r g i e f i n a l e Energie nette

fournieEnergie de chauf-fagePuissance de

chauffe

Energie pourl’ECSPuissance pour

l’ECS

↓ ↓

E n e r g i e p o n d é r é e

Facteurs de pon-dération

Facteurs de pon-dération

Energie nettepondérée fournie

Indice énergé-tique partiel pourle chauffage

Indice énergé-tique partiel pourl’eau chaude

Rejets thermiques: la chaleur non utili-sable dans un processus. La chaleur déga-gée est soit rejetée dans l’environnement,soit acheminée dans un autre système viades installations de récupération de cha-leur. Les agents de transport des rejetsthermiques sont par exemple l’air rejeté,l’eau de refroidissement, les vapeurs reje-tées, les gaz de combustion des foyers etles gaz d’échappement des moteurs àcombustion. Selon l’agent de transport desrejets thermiques et le niveau de tempéra-ture, on dispose de différentes possibilitésd’utilisation.

Pouvoir calorifique supérieur: quantitéde chaleur dégagée en cas de combustioncomplète d’un combustible, lorsque la va-peur d’eau générée lors de la combustionse condense.

Autoproduction d’énergie: au sein dupérimètre de bilan, l’énergie produite àpartir d’énergies renouvelables (avec descapteurs solaires, des cellules solaires etc.),qui est soit utilisée au sein du périmètre debilan, soit fournie en retour à un systèmecommercial. L’utilisation passive de l’éner-gie solaire ne fait pas partie de l’autopro-duction d’énergie.

Autoproduction d’énergies renouve-

lables: autoproduction d’énergie à partird’énergies renouvelables (avec des capteurssolaires, des cellules solaires etc.). L’utilisa-tion passive de l’énergie solaire ne fait paspartie de l’autoproduction d’énergie.

Pouvoir calorifique inférieur: quantitéde chaleur dégagée lors de la combustioncomplète d’un combustible, lorsque la va-peur d’eau générée lors de la combustionne se condense pas.

Energie grise: quantité totale d’énergieprimaire non renouvelable nécessaire pourtous les processus amont, de l’exploitationde la matière première jusqu’à l’éliminationen passant par les processus de fabrication

et de traitement, y c. les transports et outilsrequis. Elle est également appelée dépenseénergétique non renouvelable cumulée.

Tableau 13: Niveaux

de l’énergie dans la

technique du bâti-ment. Cahier tech-

nique SIA 2025.


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Refroidissement

ambiant/déshu-

midification

Ventilation Humidifi-

cation

Eclairage Autres installa-

tions

Equipe-

ments

Production

d’électricité

Total

Confort thermique Renouvelle-ment d’air

Humidifica-tion

Eclairage Gestion du bâti-ment, transport…

Cuisine, in-formatiqueetc.

Besoin de froid declimatisationPuissance frig. declimatisation

Energie non définie au niveau utile

↓

Installation declimatisation

Installationde ventila-tion

Humidifica-teur

Installationd’éclairage

Autres installations Appareilsdivers

Installationphotovol-taïque, CCF

Générateurde froidAccumulateurde froidDistributionde froid

… de l’installation

de climatisation

… de l’installationde climatisation

↓

Energie de climati-sationPuissance de

climatisation

Energiepour la ven-tilation

Energiepour l’humi-dification

Energie pourl’éclairage

Energie pour autresinstallations

Energie pourdes équipe-ments

Electricité is-sue d’énergiesrenouvelables

Energietotale

↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓

Facteurs depondération




Facteurs de pondé-ration



Facteurs depondéra-tion

Indice énergétiquepartiel pour la cli-matisation/la dés-humidification

Indice éner-gétique par-tiel pour laventilation

Indice éner-gétique par-tiel pourl’humidifica-tion

Indice éner-gétique par-tiel pourl’éclairage

Indice énergétiquepartiel pour autresinstallations

Indice éner-gétique par-tiel pour leséquipements

Indice énergé-tique partielpour l’électri-cité issued’énergies re-nouvelables

Indiceénergé-tique


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Caractéristiques des agents énergétiques

Agent énergétique final Facteur de

pondération

énergétique

Facteur d’éner-

gie primaire

Part d’énergie

primaire re-

nouvelable

Emissions de gaz à effet de

serre spécifiques

Référence EnDK SIA 2031 SIA 2031 SIA 2031

g/MJ g/kWh

Combustibles solides

Coke 1,0 1,66 0,7 % 120 g/MJ 432 g/kWh

Briquettes 1,0 1,19 0,6 % 107 g/MJ 385 g/kWh

Bois en bûches 0,7 1,06 95,2 % 3 g/MJ 11 g/kWh

Bois déchiqueté 0,7 1,14 94,6 % 3 g/MJ 11 g/kWh

Granulés de bois 0,7 1,22 83,0 % 10 g/MJ 36 g/kWh

Combustibles liquides

Mazout 1,0 1,24 0,7 % 82 g/MJ 295 g/kWh

Propane 1,0 1,15 0,5 % 67 g/MJ 241 g/kWh

Butane 1,0 1,15 0,5 % 67 g/MJ 241 g/kWh

Combustibles gazeux

Gaz naturel 1,0 1,15 0,5 % 67 g/MJ 241 g/kWh

Propane 1,0 1,15 0,5 % 67 g/MJ 241 g/kWh

Butane 1,0 1,15 0,5 % 67 g/MJ 241 g/kWh

Biogaz (avec 40 à 75 % de méthane) 0,7 0,48 8,2 % 38 g/MJ 137 g/kWh

Electricité

Production indigène (électricité issue de. . .)

Mix de consommateurs Suisse 2,0 2,97 15 % 43 g/MJ 155 g/kWh

Centrale hydroélectrique (sans accu-mulation par pompage)

2,0 1,22 97 % 3 g/MJ 11 g/kWh

Centrale hydroélectrique (accumula-tion par pompage)

2,0 4,25 15 % 55 g/MJ 198 g/kWh

Photovoltaïque 2,0 1,66 76 % 25 g/MJ 90 g/kWh

Energie éolienne 2,0 1,33 92 % 8 g/MJ 29 g/kWh

Biomasse (bois) 2,0 3,80 96 % 32 g/MJ 115 g/kWh

Biogaz 2,0 0,20 20 % 52 g/MJ 187 g/kWh

Energie nucléaire 2,0 4,08 0,1 % 5 g/MJ 18 g/kWh

Pétrole 2,0 3,36 2 % 277 g/MJ 997 g/kWh

Gaz naturel 2,0 3,30 1 % 205 g/MJ 738 g/kWhDéchets 2,0 0,02 0 % 2 g/MJ 7 g/kWh


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Utilisation standard: conditions d’utilisa-tion à prendre en compte lors du calcul dela valeur du projet, lorsque celle-ci doitêtre comparée aux valeurs limites et cibles.Les valeurs d’utilisation standard des utili-sations de locaux figurent dans le cahiertechnique SIA 2024.

Récupération de chaleur: lors de la récu-pération de chaleur, les rejets thermiquesutilisables générés lors d’un processus oudans une installation (p. ex. installation deventilation) sont réacheminés vers le mêmesystème sans décalage temporel, en tantque chaleur utile (chaleur récupérée). Celapermet d’accroître considérablement lerendement global du système. Exemples:] Récupération de chaleur à partir de l’airrejeté d’une installation mécanique de ven-tilation et de climatisation ] Réacheminement des rejets thermiques

industriels dans un processus de lavage(p. ex. lave-vaisselle) ] Récupération de chaleur des eaux usées

dans une piscine

Energie auxiliaire: électricité consom-mée par les installations techniques dubâtiment afin de transformer l’énergiefournie en énergie utile.

Facteur de pondération énergétique: facteur d’évaluation fixé par la politiqueénergétique. Les facteurs de pondérationénergétiques EnDK sont publiés sur le siteInternet de la Conférence des directeurscantonaux de l’énergie (www.endk.ch).

Périmètre de bilan: périmètre englobantle bâtiment (ou les parties du bâtimentpour lesquelles on souhaite effectuer lecalcul du bilan énergétique), y c. les instal-lations extérieures associées. Il définit enparticulier les limites par rapport au bâti-ment voisin ou aux parties de bâtiment quine doivent pas être incluses dans le calcul.

Groupe de locaux, zone: groupe de lo-caux disposant de conditions similaires vis-à-vis des équipements ou de l’éclairage oupour la ventilation et la climatisation (va-leurs limites et valeurs cibles identiques).Le regroupement des locaux peut être dif-férent selon l’objectif d’utilisation.

Utilisation des locaux: les locaux sontaffectés, sur la base de leur utilisation pré-dominante, à l’une des environ 40 utilisa-

tions possibles selon le cahier techniqueSIA 2024.

Production étrangère (électricité issue de . . .)

Centrale hydroélectrique (sans accu-mulation par pompage)

2,0 1,23 97 % 3 g/MJ 11 g/kWh

Photovoltaïque 2,0 1,74 74 % 25 g/MJ 90 g/kWh

Energie nucléaire 2,0 4,25 0 % 5 g/MJ 18 g/kWh

Pétrole 2,0 3,85 0 % 277 g/MJ 997 g/kWh

Gaz naturel 2,0 3,22 0 % 180 g/MJ 648 g/kWh

Charbon 2,0 3,92 2 % 344 g/MJ 1238 g/kWh

Source non vérifiable (mix électriqueUCTE*)

2,0 3,53 6 % 165 g/MJ 594 g/kWh

* UCTE: Union for the Coordination of Transmission of Electricity (Union pour la coordination du transport de l’électricité)

Tableau 14: Caracté-

ristiques des agents

énergétiques.


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Pouvoirs calorifiques supérieur et inférieur des agents énergétiques

Agents énergétiques Densité Pouvoir calorifique Pouvoir calorifique Rapport entre

pouvoirskg/l MJ/kg kWh/kg MJ/kg kWh/kg

Produits pétroliers

] Mazout extra-léger ] Propane (liquide) ] Butane (liquide) ] Essence ] Diesel ] Carburants aviation

0,840,510,580,740,840,82

42,646,345,742,542,843,0

11,812,912,711,811,911,9

45,050,349,545,845,745,7

12,514,013,812,712,712,7

0,940,920,920,930,940,94

Charbon

] Houille

] Lignite

28,1

20,1

7,8

5,6

29,3

20,9

8,1

5,8

0,96

0,96kg/m3 MJ/kg kWh/kg MJ/kg kWh/kg

Bois

] Bois en bûches (tendre)] Bois en bûches (dur) ] Bois déchiqueté(tendre) ] Bois déchiqueté (dur) ] Charbon de bois ] Granulés de bois

Taux d’humi-

dité

20 %20 %50 %50 %5 % – 35 %8 % – 11 %

5407806759752501200

15,715,012,411,630,016,7

4,44,23,43,28,34,6

17,016,313,613,131,018,3

4,74,53,83,68,65,1

0,920,920,910,890,960,91

Déchets

] Combustion des déchets 11,9 3,3

kg/m3 MJ/m3 kWh/m3 MJ/m3 kWh/m3

Gaz

] Gaz naturel] Biogaz (40 – 75 % de méthane) ] Méthane ] Propane

0,761,01 – 1,46

0,722,012,70

36,314,4 – 27,0

35,993,1117,8

10,14,0 – 7,5

10,025,932,7

40,315,9 – 29,9

39,8101,2125,9

11,24,4 – 8,3

11,128,135,0

0,900,900,900,920,94

Remarques

Bois: les indications en kg/m

3

se rapportent au mètre cube solide (bois déchiqueté: 1 mètre cube solide = 2,8 mètres cubes debois déchiqueté; granulés: 1 mètre cube solide = 1,8 mètre cube de vrac; gaz: par m 3 normalisé (0 °C, 1013 mbar).

Tableau 15: Pouvoirs calorifiques supérieur et inférieur des agents

énergétiques (Sources: SIA 416/1; Statistique globale de l’énergie;

Recknagel/Sprenger/Schramek; Energie-bois Suisse; Union pétro-

lière; Ecoinvent; Atlas thermique VDI).


27/184


peuvent également s’appliquer à d’autrescomposants et dispositifs, par exemple à

l’espace de stockage du bois de chauffage.Les données montrent que le besoin enénergie pour la production de l’eau chauded’une maison individuelle se situe autourde 3500 kWh/an. La couverture des pertespar transmission requiert environ 1000kWh/an, contre 500 kWh/an pour lespertes par la ventilation. Le diagramme desfréquences cumulées des températuresextérieures de l’illustration 21 montrequ’environ deux tiers de toutes les valeursd’une année (données météo de Zurich) sesituent au-dessus de 5 °C, ce qui signifieque l’air en tant que source d’énergie pré-sente à peu près la même températurequ’une sonde géothermique traditionnelle.

La pompe à chaleur à sonde géothermiqueprésente un COP de 3 à 4, tout comme lapompe à chaleur à air extérieur. Celle-cis’en tire toutefois généralement mieux quel’installation à sonde géothermique, car laproduction d’eau chaude s’effectue sur

toute l’année, même lors des chaudes jour-nées d’été, avec des températures de l’airsensiblement plus élevées. En outre, latempérature critique pour la comparaisondes deux types de PAC est d’environ 5 °C,ce qui signifie que pour les 35 % restantsdes températures hivernales, la sonde géo-

Réflexions conceptuelles: toutes lesconstructions sont équipées d’une pompe

à chaleur. Les deux plus anciennes (1970 et1990) sont rénovées, la maison de 2010est une construction nouvelle et est la seuleà être équipée d’une installation de ventila-tion (tableau 16).

Pompe à chaleur et sonde géother-

mique: plus le besoin en énergie du bâti-ment est élevé, plus la pompe à chaleur estpuissante et plus la profondeur de la sondegéothermique est importante. La partd’énergie grise augmente en conséquence.

En ce qui concerne les écarts de coûts: une partie des écarts de coûts est utiliséepour réaliser une meilleure enveloppe surle plan thermique (isolation, fenêtres), pourla ventilation mécanique et pour l’installa-tion photovoltaïque. Ainsi, l’efficacité éner-gétique augmente nettement et la pompeà chaleur peut fonctionner à l’électricitésolaire en raison du besoin réduit.

Etant donné que l’on sait que la dépenseénergétique la plus importante est liée à laproduction d’eau chaude, il convient detrouver de meilleures solutions, notam-ment pour l’utilisation de sources d’énergieappropriées. Les exemples de réduction dela puissance du générateur de chaleur

Illustration 20.

Concepts intégraux

et leur évolution

technique: évolu-

tion de l’enveloppe

du bâtiment et son

effet sur la produc-

tion de chaleur

(exemple de la

pompe à chaleur).

Pour tous les bâti-

ments, surface de

référence énergé-tique SRE env. 150

m².1970 1990 2010

MJ/m2a

800

80

1.7 Exemples de technique du bâtiment interdisciplinaire


28/184


Bâtiment 1970 1990 2010

Propriétés ] Mauvaise isolation(4 cm) ] Déperditions thermiquesimportantes ] Températures de serviceélevées (90/70 °C) ] Confort insuffisant

] Meilleure isolation(10 cm) ] Moins de déperditions ther-miques ] Températures de serviceplus basses(55/45 °C)

] Confort insuffisant

] Bonne isolation (plus de 20cm, valeurs U du mur exté-rieur inférieures à 0,12 W/ m²K, de la fenêtre infé-rieures à 1,0 W/m²K) ] Faibles déperditions ] Températures de service

basses (30/25 °C) ] Utilisation d’énergies re-nouvelables ] Ventilation contrôlée (36m3 /h personne) ] Bon confort

Déperditions thermiques partransmission

Déperditions thermiques parventilation

Besoin en énergie pour l’eauchaude

Total

24 000 kWh/a

8 000 kWh/a

8 000 kWh/a

40 000 kWh/a960 MJ/m2a266 kWh/m2a

10 000 kWh/a

8 000 kWh/a

6 000 kWh/a

24 000 kWh/a576 MJ/m2a160 kWh/m2a

1 000 kWh/a

500 kWh/a

3 500 kWh/a

5 000 kWh/a120 MJ/m2a33 kWh/m2a

Rapport entre transmission,ventilation et eau chaude 60 % / 20 % / 20 % 40 % / 35 % / 25 % 20 % / 10 % / 70 %

Puissance du générateur dechaleur

18 kW 12 kW 3 kW

Puissance de raccordementélectrique

7 kW 5 kW 1,2 kW

Coefficient de performanceannuel de la PAC

3,5 3,5 2,5

Longueur de la sonde géother-mique (40 Wth /m) Longueur to-tale

450 m 300 m 75 m

Coûts de la sonde géothermique 36 000 Fr. 24 000 Fr. 6 000 Fr.

Coûts de la pompe à chaleur 20 000 Fr. 14 000 Fr. 5 000 Fr.

Total 56 000 Fr. 38 000 Fr. 11 000 Fr.

Ecart 45 000 Fr. 27 000 Fr. —Coûts en% 100 % 68 % 20 %


29/184


Conclusions tirées de l’analyse des troisexemples, de 1970 à 2010: l’évolutionmontre que la dépense énergétique ther-mique nécessaire à la couverture despertes par transmission est très nettementréduite par l’optimisation de l’enveloppedu bâtiment. Il n’est plus question de dé-pôt d’air froid au niveau des fenêtres, nid’inconfort dû à des surfaces de murfroides. Une progression considérable enmatière de confort. Les déperditions ther-miques par la ventilation diminuent rapi-dement grâce à l’utilisation d’une simple

thermique n’améliore pas de beaucoup laconsidération globale (illustration 21).

Conclusion: Les meilleurs concepts nesont pas plus coûteux, si l’on considère le«bâtiment en tant que système» dans saglobalité. Contrairement aux idées reçues,de tels concepts peuvent générer descoûts d’investissement nettement plus basdans les bâtiments d’habitation et de ser-vices de grande dimension, et nécessiterdes coûts d’exploitation, de remise en étatet de maintenance plus faibles.

12, 5'523

0

500

1'000

1'500

2'000

2'500

3'000

3'500

4'000

4'500

5'000

5'500

6'000

6'500

7'000

7'500

8'000

8'500

- 20 -18 -16 -14 -12 -10 - 8 - 6 - 4 - 2 0 2 4 6 8 1 0 12 14 16 18 2 0 22 2 4 26 2 8 3 0 32 3 4

Température de l’air extérieur [°C]

Nombre d’heures annuel moyen za avec des températures inférieures àNombre d’heures

ϑAUL

[h]

ϑAUL

Illustration 21: Fré-

quence cumulée de

la température de

l’air extérieur, sur

l’ensemble de l’an-

née, exploitation 24h/24, lieu Zurich.

(Source: SMA 1995)

Tableau 16: Compa-

raison de 3 concepts

de maison de 1970,

1990 et 2010 (illus-

tration 20).

Hypothèses: sonde

géothermique 80

francs par mètre

(sans les raccords et

la PAC). La diffé-

rence de l’infras-

tructure de chauf-

fage plus petite etc.

est négligeable.

Etat unifié des coûts

(2010).

Les comparaisons seréfèrent à une SRE

de 150 m².


30/184


société à 2000 watts, mais égalementd’avoir une technique du bâtiment qui neserait pas perçue comme une gêne.

Phase de projet avec, en permanence,

réflexion et vérification des objectifs. La phase de projet correspond à une itéra-tion de l’architecture, des matériaux, de lastructure porteuse et des concepts tech-niques. Grâce à des vérifications pério-diques par des simulations thermiques etdes mouvements d’air ambiants, lesrisques ont pu être réduits au minimum.

Le bâtiment comme système. L’enve-

loppe compacte, bien isolée mais malgrétout optimisée sur le plan de la lumièrenaturelle (avec un grand lanterneau) créeles conditions requises pour une techniquedu bâtiment optimale. En tant que sourcesd’énergie, on utilise le rayonnement solaireet la terre. En été, on réalise un soutiragede chaleur (refroidissement direct via lessondes géothermiques) et en hiver un ap-port de chaleur (chauffage au moyen de lapompe à chaleur). Le renouvellement del’air, nécessaire sur le plan hygiénique, s’ef-fectue via une installation de ventilationavec filtre à particules fines et une récupé-ration maximale de chaleur, qui rend super-flu le réchauffage de l’air à l’aide de lapompe à chaleur. Les locaux sont chaufféset refroidis à l’aide d’un système de com-posants thermoactifs (dalles actives).Celles-ci sont posées dans une chape plusépaisse. Cela permet de respecter la sépa-ration entre le système primaire et le sys-tème secondaire. L’arrivée d’air s’effectue

via une ventilation par déplacement inté-grée dans l’aménagement intérieur secon-daire. Le travail en équipe et une vérifica-tion constante des objectifs donnent desrésultats optimums. Des simulations pen-dant l’élaboration du projet et sa mise enœuvre, ainsi qu’un automatisme adéquatdu bâtiment et des locaux, y contribuentégalement.

installation de ventilation. Grâce à la récu-pération de chaleur (taux de récupérationsupérieur à 90 %), la dépense énergétiquethermique pour le renouvellement de l’airest négligeable. Une bonne installation deventilation permet d’obtenir un facteurd’amplification électrothermique (rapportentre l’énergie thermique récupérée etl’énergie électrique investie) pouvant at-teindre 30! Soit 7 fois mieux qu’unepompe à chaleur avec un coefficient deperformance annuel de 4,3!

Conclusion

] Une installation de ventilation correcte-

ment dimensionnée comme aération phy-siologique constitue une mesure efficace. ] La pompe à chaleur amène la chaleur

environnementale au niveau de tempéra-ture requis, afin de compenser la part mar-ginale de déperditions thermiques parl’enveloppe. ] La pompe à chaleur air-eau connaît un

second souffle, grâce à la réduction auminimum des déperditions thermiques parl’«enveloppe et le renouvellement de l’air». ] Pour finir, la dépense la plus importante

reste celle dédiée à la production d’eauchaude. Les habitudes des habitants denotre pays sont pour l’essentiel restées in-changées dans ce domaine.

Exemple de la maison des médias de

Marbourg

Une climatisation «douce», une techniquedu bâtiment et un concept énergétiqueconformes aux objectifs de la société à2000 watts.

L’organisation définit le nécessaire: leconcept repose sur un travail en équipe,avec une définition des objectifs et du projet. Exigences du maître d’ouvrage: unemaison des médias fonctionnelle avec unegrande transparence.

Les exigences en termes d’architecture

et de matériaux ont été élaborées et défi-nies au sein d’une équipe de planification

interdisciplinaire. L’objectif était de réaliserune technique du bâtiment et un concepténergétique conformes aux objectifs de la


31/184


Illustration 22: La maison des médias de

Marbourg. Participants au projet: Archi-

tectes: Deon Architekten; Concept énergé-

tique et technique du bâtiment: Kurt Hil-

debrand, Haute-école de Lucerne; Simula-

tions du bâtiment: Iwan Plüss, Haute-école

de Lucerne.

Illustration 23: Flux d’air dans le local pour

une température extérieure de 0 °C, valeur

U du vitrage 0,5 W/m²K.


32/184


Corps dechauffe statiques

Chauffe-eau àaccumulation

Plancher- Chauffage- Refroidissement

Ventilation- Réchauffage de l’air- Refroidissement de l’air

Source de chaleur: sonde géothermique- Sonde géothermique comme source pour la pompe à chaleur- Fraîcheur du sol directement utilisée

Pompe à chaleur

Electricité solaire(photovoltaïque) Utilisation des gains d’électricité, de chaleur, de froid

Illustration 24: Tech-

nique du bâtiment

dans la maison des

médias de Mar-

bourg, schémati-

quement.

Illustration 25:

Module GT dans

l’exemple de la mai-

son des médias de

Marbourg

Sondegéothermique

Pompe à chaleurAccumulateur tech-

nique de chaleur

Accumulateur tech-nique de froid

Système à doubleconduite

Plancher chauffant/ Refroidissement par le sol

Corps de chauffeau sous-sol

Air extérieur

Appareil de ventila-

tion avec récupéra-teur de chaleur

(au sous-sol)

Système à 1 canal

Ouverture des volets

de ventilation

Ouverture des impostes

Lumière/électricité/ appareils

Armatures/appareils

Réseau public

Soleil Photovoltaïque/onduleur

Réseau public

Distributionprincipale

Conduites sousplancher

Entrée de maisonavec détendeur

Chauffe-eau àaccumulation

Distribution d’eauchaude

Distribution d’eaufroide

Source Transformation Accumulation Distribution Local

Chauffage

Refroidissement

Ventilation

Electricité

Sanitaire

Air extérieur via registre

terrestre de 60 m


33/184


Distribution de température type bureaux, à l’est

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Standard Ombrage 0.7 Ombrage 0.3 Vitrage 0.5 Vitrage 0.4 RA 2 RA 5

Variante

P a r t e n p

o u r c e n t [ - ]

30°C

1 2 3 4 5 6 7

Illustration 26: La maison des médias

au crépuscule.

Variante 1 (standard) Ombrage transparence: 0.5 [–]

RA: renouvellement d’air Valeur g du vitrage: 0.62 [–]

Ventilation: 2 x 36 m3 /h => env. RA 1/h

Variante 2 (ombrage 0,7) Ombrage transparence: 0.7 [–]

Variante 3 (ombrage 0,3) Ombrage transparence: 0.3 [–]

Variante 4 (vitrage 0,5) Valeur g du vitrage: 0.5 [–]

Variante 5 (vitrage 0,4) Valeur g du vitrage: 0.4 [–]

Variante 6 (RA 2) RA ventilation 2/h (la nuit)Variante 7 (RA 5) RA ventilation 5/h (la nuit)

Illustration 27: Simulation thermique –

Aperçu des variantes. Parts des niveaux de

température sur le temps de service totalde 1215 heures (100 %) pour 7 variantes de

technique du bâtiment.


34/184


35/184

Illustration 28:

Principaux compo-

sants d’une installa-

tion de chauffage

2.1 Composants d’une installation de chauffage

Installations de chauffage

1 2 3 3

4 4

4

5

6

7

7 7

8

8

8

8

88

9 9

10 10

EmEmAEGen

CEA

11

ECS

EF

Chapitre 2

Reto von Euw

1 Générateur de chaleur

(Gen)

Un générateur de chaleur transforme l’énergie finale etéventuellement d’autres énergies apportées en chaleurdirectement utilisable. Il transmet la chaleur à un fluidede chauffage.

2 Accumulateur

d’énergie (AE)

Un accumulateur assure l’équilibre temporel entre la

demande et le besoin en énergie. Les accumulateursd’énergie permettent entre autres de pallier les tempsde délestage de l’entreprise d’approvisionnement enélectricité et de réduire la fréquence de commutation dugénérateur de chaleur. En principe, on différencie lesaccumulateurs d’énergie selon leur fonction: ] Accumulateur technique: découplage hydraulique et

réduction de la fréquence de commutation ] Accumulateur thermique: stockage de l’énergie ther-

mique pour la couverture des besoins de pointe et lecomblement des temps de délestage

3 Emission dechaleur (Em)

L’émission de chaleur dans un local s’effectue la plupartdu temps à l’aide de corps de chauffe, d’un plancherchauffant ou de dalles actives.

4 Circulateur (P)

(voir le paragraphe«Hydraulique des instal-lations de chauffage»)

Le circulateur achemine l’eau de chauffage à travers uncircuit défini. Dans le cas des circulateurs de chauffage,on différencie les circulateurs non régulés et les circula-teurs régulés.

5 Soupape de sécurité

(SS)

Si les dispositifs de régulation et de limitation thermos-tatiques tombent en panne, ou suite à une erreur de

commande, il peut se produire une augmentation depression dangereuse dans un circuit hydraulique. Dansce cas, la soupape de sécurité s’ouvre.


36/184

34Installations de chauffage

6 Vase d’expansion Dans les installations de chauffage, on observe unevariation continue de température et donc, une varia-tion de la densité et du volume de l’eau. Lors du chauf-fage de l’eau, le vase d’expansion absorbe l’augmenta-tion de volume et lors d’un refroidissement, la relâchedans le réseau.

7 Régulateur Les régulateurs assurent le respect des valeurs deconsigne prédéterminées (p. ex. température ambiante,température de départ). Les sondes de mesure enre-gistrent la valeur réelle et, au moyen des organes derégulation (p. ex. vannes, clapets) permettent de réglerles grandeurs à réguler.En principe, on différencie, au sein de la technique derégulation, la régulation et la commande. Dans la régu-lation, la valeur réelle est enregistrée. Lorsque celle-cidiverge de la valeur de consigne, l’organe de régulations’active. On parle alors de circuit de régulation fermé(p. ex. régulation de la température ambiante).La commande agit sur un circuit de régulation ouvert.La valeur réelle n’est alors pas comparée à la valeur deconsigne (p. ex. installation d’extraction d’air simpleavec mode de temporisation pour enclencher et déclen-cher).

8 Sonde (S) Les sondes enregistrent la valeur réelle et la trans-mettent à l’appareil de régulation. On différencie lessondes et les thermostats. Pour ce qui est des sondes,la valeur de consigne est réglée au niveau de l’appareilde régulation. A l’inverse, dans le cas des thermostats,la valeur de consigne est réglée directement sur place.

9 Organe de régulation Les organes de régulation (p. ex. vannes, clapets) secomposent du servomoteur et de l’actionneur. L’organede régulation règle, sur la base du signal d’entrée, unegrandeur (p. ex. course) dans l’actionneur.

10 Sonde de température

extérieure (voir la sec-tion «Régulation de la

température de départen fonction des condi-tions climatiques»)

Une régulation de chauffage utilise le plus souvent uneméthode de régulation en fonction de la températureextérieure. La température de départ est alors réglée en

fonction de la température extérieure. C’est la courbede chauffe qui définit quelle température de départ estnécessaire pour quelle température extérieure.

11 Chauffe-eau à accu-

mulation (CEA)

Accumulateur d’eau

chaude sanitaire

(AEC)

Un chauffe-eau à accumulation (CEA) est un systèmede production d’eau chaude sous la forme d’un réser-voir contenant des surfaces de chauffe intégrées danslesquelles l’eau froide est chauffée et stockée.

Un accumulateur d’eau chaude sanitaire (AEC) est unréservoir de stockage d’eau chaude sanitaire sans sur-

faces de chauffe intégrées.


37/184


2.2 Hydraulique des installa-

tions de chauffage

Afin de mettre à disposition la chaleur né-cessaire dans les bâtiments, de la distri-buer et de la diffuser au bon endroit, onutilise des réseaux hydrauliques. Parmi lesinstallations du bâtiment, on distingue 6circuits de base pour des réseaux de cetype: ] Circuit mélangeur ] Circuit direct ] Circuit d’étranglement ] Circuit de déviation (désormais non obli-

gatoire en Suisse pour les constructions

nouvelles) ] Circuit d’injection avec organe de régula-

tion à 3 voies (désormais non obligatoireen Suisse pour les constructions nouvelles)

1

Gen Em

2

Gen Em

3

Gen Em

4

Gen Em

5

Gen Em

6

Gen Em

Illustration 29: Cir-

cuits hydrauliques

de base (source:

norme SIA 384/1)

1 Circuit mélangeur

2 Circuit direct

3 Circuit d’étrangle-

ment

4 Circuit de dévia-

tion

5 Circuit d’injection

6 Circuit d’injection

avec organe de ré-

gulation à 2 voies

Gen Générateur ou

échangeur de cha-

leur

Em Emission de cha-

leur (p. ex. corps dechauffe, réchauf-

feur d’air)

] Circuit d’injection avec organe de régula-tion à 2 voies

Dans les exemples suivants, on aborderauniquement le circuit mélangeur (circuit debase 1) et le circuit d’injection avec organede régulation à 2 voies (circuit de base 6).Ceux-ci sont les circuits les plus utilisés dansles installations du bâtiment.


38/184


Illustration 31: Cir-

cuit mélangeur avec

déviation interne

1 Organe de régula-

tion, 2 Circulateur

3 Sonde

4 Organe d’équili-

brage

5 Sonde extérieure

6 Régulateur

7 Limiteur de tem-

pérature de sécu-

rité pour le plan-

cher chauffant

Circuit mélangeur

Mode de fonctionnement

Dans le cas du circuit mélangeur, l’eau deretour est mélangée à l’eau de départ à latempérature souhaitée (température dedépart du groupe de chauffage). La tempé-rature de départ souhaitée du groupe dechauffage est définie à l’aide de la courbede chauffe et dépend de la températureextérieure. En cas d’utilisation de vannesthermostatiques, le débit massique dans lecircuit de distribution de chaleur est va-riable. Dans ce cas, il convient d’utiliser uncirculateur régulé.

Circuit mélangeur avec déviation interne:si la température de départ produite par legénérateur de chaleur, dans les conditionsde conception (mode de pleine charge),est supérieure à la température de départdans le groupe de chauffage, une dévia-tion interne doit être intégrée dans le cir-cuit mélangeur. Le mélange continu del’eau de retour refroidie via la déviation faitbaisser la température de départ. L’organede régulation dispose ainsi de la coursecomplète pour la régulation. Cela permetd’exploiter de façon optimale la capacitéde régulation de l’organe de régulation.

Caractéristiques

] Basse température de retour pour unefaible charge (parfaitement appropriée auxgénérateurs de chaleur à condensation) ] Débit massique constant avec tempéra-

ture de départ variable dans le circuit des

consommateurs, dans la mesure où aucunrégulateur de débit massique (p. ex. vannethermostatique) n’est utilisé pour l’émis-sion de chaleur.

] Répartition homogène de la températuresur le circuit de chauffage ] Faible risque de gel pour les chauffeurs

d’air ] En présence de distributeurs sans pres-

sion différentielle (petites installations),aucune pompe principale n’est requise. Ledébit massique est ainsi variable via le gé-nérateur de chaleur.

Domaine d’application

] Régulation des corps de chauffe et desplanchers chauffants ] Chauffeurs d’air avec risque de gel ] Installations avec générateurs de chaleur

basse température (générateurs de chaleurà condensation; chaudières à condensa-tion) ou pompes à chaleur

Circuit d’injection avec organe de ré-

gulation à 2 voies

Mode de fonctionnement

Selon le réglage de la vanne à 2 voies (4),une quantité d’eau de départ plus oumoins importante est injectée depuis legénérateur de chaleur dans le circuit dechauffage. Comme dans le cas du circuitmélangeur, la température de départ ducircuit de chauffage est, dans le circuitd’injection, également déterminée par lacourbe de chauffe définie et dépend de latempérature extérieure. Si l’on utilise des

Illustration 30:

Circuit mélangeur

(circuit de base 1)

1 Organe de régu-

lation, 2 Circulateur

3 Sonde

4 Organe

d’équilibrage

5 Sonde extérieure

6 Régulateur

7 Limiteur de tem-

pérature de sécu-

rité pour le plan-

cher chauffant

1

2

3

4

5

6

EmGen

7 7

1

2

3

4

4

5

6

Gen Em


39/184


40/184


Caractéristiques

] Solution sûre ] Approprié lorsqu’il y a une grande dis-

tance entre le générateur de chaleur et lesconsommateurs (p. ex. chauffage à dis-tance). ] L’actionneur peut en même temps être

utilisé pour régler la température de départde la chaudière.

Domaine d’application

] Pour des chaudières sans condensation(p. ex. chaudières à bois)Modèle de prescriptions des cantons dansle domaine de l’énergie (MoPEC): avec les

chaudières fonctionnant avec des combus-tibles fossiles (gaz, mazout), pour lesconstructions nouvelles et les remplace-ments de chaudière, l’utilisation de la cha-leur de condensation est requise. L’utilisa-tion de chaudières à condensation est doncobligatoire.

Circulateurs

Dans le cas des circulateurs de chauffage,on différencie les circulateurs non réguléset les circulateurs régulés. Le rendement en

plage de charge partielle est souvent nette-ment plus mauvais que celui des circula-teurs non régulés. Les circulateurs régulésne sont donc appropriés que dans les cassuivants: ] Le débit varie de plus de 1 à 2. ] Il n’existe aucun circulateur non régulé

ayant une caractéristique de circulateursuffisamment plate. ] Pour les grands circuits de chauffage

avec des puissa

gebaeudetechnik f

Documents