Installations du bâtiment

(1)

Installations du bâtiment

Planification interdisciplinaire

(2)

(3)

1. Intégration des installations 3 1.1 Les avantages du travail en équipe 3

1.2 Energie grise 6

1.3 Au croisement de la technique du bâtiment et de l’architecture 10 1.4 Besoins en termes de confort,

bien-être 12 1.5 Principes de base de l’«aération

douce» 17 1.6 Energie et technique du

bâtiment 18 1.7 Exemples de technique du

bâtiment interdisciplinaire 25 2. Installations de chauffage 33 2.1 Composants d’une installation

de chauffage 33

2.2 Hydraulique des installations

de chauffage 35

2.3 Pompes à chaleur 42

2.4 Exemples pratiques relatifs aux

pompes à chaleur 50

2.5 Combustibles solides 62 2.6 Exemple pratique de chauffage

au bois 66

2.7 Chauffage à distance 68 2.8 Exemples pratiques d’utilisation

du chauffage à distance 68

2.9 Cogénération 71

2.10 Exemples pratiques de

cogénération 72 2.11 Exploitation de l’énergie solaire

thermique 74 2.12 Exemples pratiques d’utilisation

de la chaleur solaire 80 2.13 Distribution et émission de

chaleur 87

3. Froid climatique 89

3.1 Signification, notions 89 3.2 Fluide frigorigène 92 3.3 Charges frigorifiques 97 3.4 Production de froid 102 3.5 Refroidissement du local 109 3.6 Tendances dans le domaine

de la technique frigorifique 113

4. Renouvellement de l’air 115 4.1 Typologie des installations

de ventilation 115

4.2 Choix du système 132

4.3 Récupération de chaleur 133 4.4 Acheminement et traitement

de l’air 134

5. Alimentation en eau chaude 141 5.1 Structure et composants 141 5.2 Intégration hydraulique

d’installations ECS 144 5.3 Production d’eau chaude au

moyen de rejets thermiques 152

5.4 Légionelles 153

6. Autres installations 157 6.1 Alimentation en électricité 157 6.2 Ascenseurs et escaliers roulants 161 6.3 Appareils et équipements 162 6.4 Protection solaire 165 6.5 Automatismes du bâtiment 168 6.6 Mesurage des installations

photovoltaïques 172

7. Annexe 173

7.1 Sources 173

7.2 Informations complémentaires 173 7.3 Bibliographie des auteurs 174 7.4 Répertoire des mots-clés 175

(4)

Editeur: Fachhochschule Nord west- 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: Fachhochschule Nordwestschweiz; Institut für Energie am Bau, 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 durable et rénovation». Il se base sur les cours du cursus Master visant à l’obtention d’un certificat «Energie et construction durable» (www.en-bau.ch), une offre de formation continue de 5 hautes-écoles spé- cialisées suisses. Cette publication a été financée par l’Office fédéral de l’énergie OFEN/SuisseEnergie et la Conférence des directeurs cantonaux de l’énergie (EnDK).

Commande: A télécharger gratuitement sous www.energiewissen.ch ou sous forme de livre auprès de Faktor Verlag, info@faktor.ch ou www.faktor.ch Janvier 2014.

ISBN: 978-3-905711-29-5

(5)

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 une équipe interdisciplinaire. C’est cette colla- boration qui permet de créer une véritable valeur 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 objectifs implique de travailler à une nouvelle com- préhension de la planification, de la construction et de l’exploitation du bâti- ment. Les concepteurs sont chargés d’as- socier l’architecture, l’organisation des espaces et la technique du bâtiment, et de le communiquer; ils doivent être en mesure de proposer au maître d’ouvrage un projet global. Ils sont ainsi contraints de se confronter au «bâtiment comme un tout», d’en comprendre le concept et de le consi- dérer dans le contexte de l’utilisateur et du maître d’ouvrage (Illustration 1). Les objectifs et programme du projet, élaborés en équipe, sont à ajuster progressivement en intégrant judicieusement les outils actuels de simulation dynamique et les possibilités du réglage automatique.

Des solutions appropriées. Le savoir- faire actuel en matière de bâtiment nous permet de résoudre des problématiques complexes. Pas seulement par la multipli- cation des techniques utilisées, mais sur- tout grâce à l’application pertinente de techniques et solutions appropriées. Nous continuons à tendre vers des bâtiments de forme simple optimisant l’utilisation de l’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 la compatibilité sociale. Cela requiert une ité- ration constante des différentes étapes de

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

Une équipe interdisciplinaire doit prendre en charge la globalité d’un bâtiment. Le maître d’ouvrage, l’architecte, le concep- teur financier, l’ingénieur civil ainsi que les ingénieurs spécialisés doivent, dans le cadre d’un partenariat coopératif, définir la charte de l’utilisateur, les objectifs ainsi que le projet. Dans chaque phase du projet, il doit être possible de remettre en question un élément, de l’optimiser et d’en assumer la responsabilité.

La représentation modulaire de la technique du bâtiment, nommée «Modula GT» ou «Module TB»), illustre les rapports entre la technique du bâtiment et tous les corps de métier. L’idée est qu’une équipe interdisciplinaire utilise une terminologie commune facilitant ainsi la compréhen- sion mutuelle. La méthode ne pose néan- moins aucune exigence quant aux installations. L’outil Modula GT peut être utilisé pour les bâtiments existants comme pour les constructions nouvelles. Il est présenté dans 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 Reto von Euw

Kurt Hildebrand

Le bâtiment comme système

Architecture

Génie civil Technique

du bâtiment (CVCSE)

(6)

Tableau 1: Affecta- tion des systèmes partiels techniques du bâtiment aux principales notions.

Pour les concepteurs, les différences entre les constructions nouvelles et les rénova- tions s’amenuisent. Dans les deux cas, les mêmes règles de planification interdisciplinaire s’appliquent. Dans les bâtiments administratifs de haute qualité, il convient de garantir la flexibilité de transformation et d’adaptation, par des espaces sous les planchers ou dans les plafonds qui permettent l’adaptation des installations techniques du bâtiment. Pour la planification, le mode de valorisation et la disponi- bilité des ressources énergétiques du site sont déterminantes. Il convient toujours de tendre vers des bâtiments de forme simple, prenant en compte les objectifs de la so- ciété à 2000 watts.

Rénovation ou optimisations de l’exploitation:

]

] Analyse des solutions existantes ]

] Investigations particulières ]

] Relevé du «hardware» (installations) ]

] Représentation du «software» (automatisme 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 une compréhension globale de ces disciplines C – V – C – S – E – R, et de les appréhender aussi bien comme des fonctions individuelles que comme un système technique intégré.

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

Installations de chauf-

fage Source d’énergie Génération de cha-

leur

Accumulation de chaleur

Distribution de chaleur

Emission de chaleur

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’énergie Evacuation de chaleur

Production de froid Refroidissement de la machine frigorifique

Accumulation de froid

Distribution de

froid Refroidissement

Installations sanitaires Approvisionnement en

eau Source d’eau Traitement de l’eau Stockage de l’eau Distribution d’eau Point de soutirage Evacuation de l’eau Eaux usées Décantation Accumulation des

eaux usées

Canalisation des eaux usées

Vidange, évacua- tion des eaux usées

Approvisionnement en

gaz Source de gaz Traitement du gaz Accumulateur de

gaz

Distribution de gaz

Consommateur de gaz

Air comprimé et vide Air extérieur Compresseur, traitement de l’air

Réservoir d’air

comprimé, de vide Distribution d’air

Consommateur d’air comprimé/de vide

Installations électriques et de communication Installations électriques Raccordement au

courant fort

Production élec-

trique Accumulateur Installations (cou-

rant fort ou faible) Consommateur Télécommunication Fourniture d’infor-

mations Source de données Stockage de don- nées

Lignes informa- tiques et télépho- niques

Consommateur de données et de communication Systèmes d’automatisme du bâtiment Niveau terrain Niveau automatisation Niveau gestion

(7)

zon est relevé par images panoramiques ou obtenu numériquement (p. ex. www.

energieburo.ch/fr_produkte.htm) pour être traité par informatique.

Orientation du bâtiment

L’exposition au soleil dépend fortement de l’heure du jour, des conditions climatiques et de l’orientation de la surface exposée.

En outre, un ombrage innoportun peut affecter l’utilisation de l’énergie solaire. Il convient également de trouver le compro- mis optimal entre les apports solaires passifs et la protection contre la surchauffe.

L’illustration 2 montre comment l’ombre portée d’un paysage se représente. L’hori-

Tableau 2: Interdé- pendances entre ar- chitecture et instal- lations.

Eclairage naturel Eclairage naturel jusqu’à 6 m de profondeur des locaux (fenêtre: transmission de lu- mière)

Orientation des façades Prise en compte les apports solaires passifs. L’orientation optimum dépend de l’affec- tation (p. ex. habitation sud-ouest/nord-est, bureaux sud/nord)

Proportions adéquates de surfaces vitrées, parts vitrées optimisées pour chaque façade

Les façades entièrement vitrées ne sont pas confortables: échanges radiatifs trop importants, influence négative des températures de surface etc.

Masse thermique Elle stabilise la température ambiante (autorégulation), elle amortit les chocs thermiques, apports ou déperditions, intérieurs ou extérieurs

Etanchéité à l’air Prévention des infiltrations indésirables et leur flux d’énergie incontrôlé Protection phonique Limitation ciblée des immissions sonores

Isolation thermique Objectif: confort élevé et bilan énergétique optimal

Choix des matériaux Prise en compte de l’énergie grise et de la nocivité pour la santé, préservation des ressources

Périmètre d’isolation Une forme simple de l’enveloppe thermique du bâtiment contribue à minimiser les ponts thermiques

Bilan des flux d’énergie La puissance installée et la consommation d’énergie sont à calculer et optimiser avec des logiciels de simulation dynamique

Sécurité Sécurité d’exploitation, prévention des accidents, protection contre l’incendie etc.

Compatibilité sociale Bâti pour des humains, beau et juste, convaincant dans sa fonctionnalité

-100° -100°

-120° -80° -60° -40° -20° -20° -40° -60° -80° -120°

80° 280°

60° 100° 120° 140° 160° 180° 200° 220° 240° 260° 300°

60°

63°

55°

66°

45°

50°

35°

40°

20°

30°

10°

5°

60°

63°

55°

66°

45°

50°

35°

40°

20°

30°

10°

5°

E S W

Arbres

A: 22 juin B: 20 mai, 24 juil.

C: 14 avril, 27 août D: 21 mars, 23 sept.

E: 23 fév., 19 oct.

F: 21 janv., 22 nov.

G: 21 déc.

Trajectoires solaires valables à 47° de latitude et 8°20’ de longitude en Suisse centrale

Maison

Illustration 2:

Exemple d’un dia- gramme de la posi- tion du soleil avec le masque de l’hori- zon.

(8)

1.2 Energie grise

La forme, l’enveloppe et la structure porteuse sont déterminantes pour le bilan massique ainsi que pour l’énergie grise d’un bâtiment. Néanmoins, les installations techniques sont également très per- tinentes pour le bilan de l’énergie primaire.

Les résultats calculés pour deux types de bâtiments ayant différents degrés de tech- nicité mettent en évidence des parts éle- vées constantes: dans le cas de la construction nouvelle du bloc hospitalier de l’hôpi- tal municipal du Triemli, la part des installations techniques sur le total de l’énergie grise s’élève à un peu moins d’un quart.

Pour le quartier résidentiel «Sihlbogen» de la coopérative de construction Zurlinden, la part des installations techniques s’élève de façon similaire à 23 % (illustration 3 et tableau 4). Cela résulte de la faible durée de vie des installations. La plupart des sys- tèmes techniques doivent être remplacés au moins une fois pendant le cycle de vie d’un bâtiment, estimé à environ 60 ans.

L’évaluation écologique des installations techniques du bâtiment montre d’autres aspects pertinents des installations techniques domestiques sur le plan énergé- tique.

Installations de ventilation

Des installations de ventilation du bâti- ment ont été étudiées dans une douzaine d’immeubles d’habitation ou de maisons individuelles. Pour ces dernières, le besoin en énergie primaire non renouvelable, rap- porté au m² de SRE, s’élève à environ 200 MJ/m² SRE. Ce sont les systèmes de conduites qui renferment la part d’énergie grise la plus importante. Les conduites en acier inoxydable, notamment, sont celles qui contiennent le plus d’énergie grise, à l’inverse de celles en PE, qui en renferment moins. Les installations centrales, malgré des voies de distribution plus longues, s’avèrent plus favorables sur ce plan que les installations de ventilation décentrali- sées. Les registres terrestres impliquent un besoin important en énergie primaire, notamment lorsqu’ils sont réalisés en béton plutôt qu’en PE ou en PVC. En raison de

leur faible complexité technique, les installations d’extraction d’air ont un besoin en énergie primaire de moins de la moitié de celui d’une ventilation domestique simple.

Il est en outre à noter que si l’extraction d’air de la cuisine est organisée exclusive- ment en zones montantes verticales (avec le moins de trajectoires horizontales pos- sibles), la part d’énergie grise est encore réduite.

En outre, les installations de ventilation des bâtiments administratifs ont des débits volumiques d’air plus importants, c’est pourquoi les modules présentent une plus grande masse et un besoin en énergie primaire (par m² SRE) plus élevé que les installations de ventilation.

Chauffage

La distribution de chaleur et son système de diffusion sont les principaux respon- sables de la part d’énergie grise d’un sys- tème de chauffage. Neuf exemples réels ont été analysés dans le cadre d’une étude de cas: le besoin en énergie primaire des installations de chauffage est approximativement le même que celui des installations de ventilation. Si l’on calcule le besoin en énergie primaire du système de distribution de chaleur rapporté à la surface, l’influence du besoin de puissance spécifique apparaît clairement. Il n’est cependant pas pertinent de confronter corps de chauffe et plancher chauffant à l’aide de valeur forfaitaires.

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 dans le bilan, pour les chauffages au bois, il en va de même pour l’accumulateur souvent annexé, et dans le cas de la pompe à chaleur, c’est notamment l’enfouissement de la sonde géothermique qui est d’une importance cruciale. En outre, le bilan de l’énergie primaire des installations de chauffage dépend également du besoin de puissance spécifique.

(9)

tantes et le standard d’équipement déter- minent le besoin en énergie primaire, qui est généralement plus élevé dans les habitations que dans les bâtiments administratifs. Par rapport à la surface de référence énergétique, l’énergie grise des installations sanitaires se situe dans une plage comparable à celle des systèmes de chauffage ou des installations de ventilation.

Installations solaires

Dans les cas des installations solaires thermiques et photovoltaïques, l’amortisse- ment énergétique est très intéressant: les capteurs 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 le rendement) doivent être en exploitation pour amortir le besoin en énergie primaire.

Le besoin en énergie primaire, dans le cas Installations électriques

Les matières synthétiques et le cuivre pèsent lourd dans le bilan matériel et éner- gétique des installations électriques. Selon le standard d’équipement, le câblage et l’éclairage ont ainsi une contribution importante dans le besoin en énergie primaire spécifique. Dans les bâtiments administratifs dotés de nombreuses prises et raccords de câbles de données, le degré d’installation est élevé. Au «Triemli» bardé de hautes technologies, la part d’énergie grise des installations électriques repré- sente plus de 10 % de celle de l’ensemble du bâtiment (calculé sur un an).

Installations sanitaires

L’inventaire de base des installations sanitaires comprend, outre les conduites d’eau, le chauffe-eau et les appareils des salles de bain. Le nombre de zones mon-

Tableau 3: Valeurs indicatives de consommation d’énergie primaire pour la réalisation d’installations tech- niques.

Installations techniques: énergie grise

Installations Besoin en énergie pri-

maire* (en MJ par m² SRE)

Ventilation

(pour la ventilation domestique)

Caractéristiques Conduites en acier inoxydable

Conduites en PE

210 131 60 Chauffage

(pompes à chaleur géothermiques))

Besoin en puissance 10 W/m²

30 W/m² 50 W/m²

70 210 340 Chauffage

(mazout, gaz naturel, bois)

Besoin en puissance 10 W/m²

30 W/m² 50 W/m²

10 30 40 Electricité Niveau d’installation

faible moyen haut

150 250 500

Sanitaire Typologie

Bâtiment administratif Habitation

160 230 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)

(10)

Exemple de Sihlbogen

Le bâtiment comporte sept étages et un sous-sol. Il possède une forme cubique simple avec une série de balcons séparés sur le devant. Cinq cages d’escalier inté- rieures desservent deux appartements par étage. Un système porteur simple permet une grande flexibilité. Les zones sanitaires sont groupées dans une zone centrale. Sur le plan de la construction, il s’agit d’un mode de construction mixte constitué de plafonds et de murs intérieurs massifs, ainsi que d’une construction légère porteuse et isolante en bois pour les façades, avec un revêtement ventilé par l’arrière.

d’une installation solaire thermique (accumulateur d’eau, conduites, isolations et pompes inclus), est important et s’élève au maximum à 100 MJ/m² SRE. Le bilan de l’énergie primaire des installations solaires thermiques dépend principalement de la finalité d’utilisation. Les installations utili- sées uniquement pour la production d’eau chaude s’en sortent mieux que celles utili- sées pour fournir une assistance au chauffage. En effet, ces dernières nécessitent un accumulateur d’eau qui requiert plus de masse 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 et de plafonds)

15,3 13,35 15 %

Enveloppe du bâtiment, y c.

fenêtres, portes

Mur extérieur au-dessus du terrain (y c. habillage)

Toiture (y c. couverture) Excavation, fondations

Mur extérieur en-dessous du terrain (y c. habillage)

36,6 12,24 11,22 6,12 5,1 2,04

30,8 10,68 9,79 5,34 4,45 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).

(11)

Caractéristiques de l’objet

Site Zurich-Leimbach

Type de bâtiment Bâtiment administratif et d’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 extérieure des 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 SRE Total de l’énergie grise par an 102 MJ/m² a

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 Ingenieure und Planer AG, 2008).

(12)

variabilité élevé. Il est adaptable et comprend notamment les éléments suivants:

]

] aménagement intérieur (murs, sols, plafonds)

]

] installations techniques du bâtiment L’aménagement intérieur est un investis- sement à moyen ou court terme (durée d’utilisation 5 à 15 ans) modifiable sans mesure 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 climatisation

]

] 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. installations de protection contre l’incendie

]

] Installations de protection solaire

Si l’on souhaite différencier les systèmes selon leur durée d’utilisation, cela doit être pris en compte au bon moment dans le processus de planification. La disposition des centrales est primordiale, car les sys- tèmes centralisés et décentralisés, ainsi que les formes mixtes, ont une influence considérable sur les emplacements des gaines et sur la qualité des composants (appareils). L’emplacement, la taille et l’ac- cessibilité des centrales sont des éléments importants de la planification interdisciplinaire. En effet, ils jouent un rôle particulier sur 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). La taille, 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 de vie des systèmes de composants et de leur gestion, il est important de bien veiller à l’accessibilité des conduites, systèmes de canalisations etc. La technique interdisciplinaire du bâtiment consiste également à prendre en compte les différences en ma- tière de durée d’utilisation.

Le gros oeuvre est un investissement à long terme (durée d’utilisation 50 à 100 ans) et constitue le cadre pour l’essentiel immuable du système secondaire. Il comprend 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 technique horizontal et vertical, emplacement des locaux techniques)

Le second oeuvre représente un investis- sement à moyen terme (durée d’utilisation 15 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, technique du bâtiment

Aménagement intérieur

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

(13)

novations, le maître d’ouvrage doit définir une marge de manœuvre pour permettre la modification de l’utilisation du bâtiment.

La qualité du gros oeuvre principalement déterminée par le dimensionnement ap- proprié, sur le long terme, des grandeurs de base, décisives pour les développements et les changements d’utilisation (p. ex. hau- teur des locaux, charges utiles, potentiel de valorisation logistique et des installations techniques). La séparation des systèmes confère aux bâtiments une valeur ajoutée pour l’avenir. L’effort supplémentaire consacré au gros oeuvre est compensé par des dépenses ultérieures moins importantes, et par une flexibilité d’utilisation avantageuse. Dans les grandes unités, par exemple dans le plan directeur d’une zone, il doit être possible d’effectuer une rocade pour les changements d’utilisation et les rénovations. En d’autres termes, un bâti- ment ou une unité doit être suffisamment flexible pour pouvoir accueillir de façon temporaire un service ou une unité.

L’approvisionnement de base d’un bâti- ment, ainsi que les installations supplé- mentaires, par exemple un aménagement locatif, doivent permettre des modifications et des ajouts ultérieurs. Les concepts doivent donc être conçus de façon flexible.

Si l’on respecte les conditions présentées ci-dessus et que l’on veille à utiliser un équipement adéquat sur le plan énergé- ainsi qu’à des compléments ultérieurs.

L’accessibilité doit être garantie, même aux composants les plus grands. La prise en compte de ces aspects dans une phase de planification précoce est d’une importance cruciale. Malgré tout, les systèmes de dalles actives intégrés dans le béton de construction, constituent une exception.

Les analyses de risques ont montré que la durée d’utilisation de tels systèmes, dans la mesure où ils ne sont pas mécanique- ment abîmés lors de la pose, est supérieure à 50 ans.

La SIA a publié dans ses normes 382/1 et 384/1 des diagrammes permettant de di- mensionner des infrastructures techniques du bâtiment, par exemple des coupes transversales de gaines techniques, des dimensions de centrales, le dimensionnement de réservoirs de combustible. L’in- frastructure de la technique du bâtiment peut représenter 10 à 30 % de la surface du bâtiment. Elle est donc importante dans le projet architectural.

Flexibilité signifie également ouverture du bâtiment à des modifications futures de son utilisation. Les bâtiments sont souvent conçus pour une unique utilisation. Lors des changements d’utilisation, cela en- gendre alors des dépenses importantes, car la structure du bâtiment est fortement orientée vers l’utilisation première. Dans le cas des constructions nouvelles et des ré-

Nutzung 1 Nutzung 2 Nutzung 1 Nutzung 1

Additive Massnahme

Illustration 6:

Typologie de la flexibilité dans un immeuble (HSLU).

Utilisation1 Utilisation 2 Utilisation 1 Utilisation 1 Mesures

additionnelles

(14)

d’habitation et de bureau. Les niveaux d’activité sont similaires et l’habillement peut être facilement adapté, de manière individuelle.

Etant donné qu’aujourd’hui, il est interdit de fumer dans la plupart des bâtiments, les débits d’air neuf sont réglés sur les non-fumeurs. Dans les locaux dans lesquels il est autorisé de fumer, le débit d’air requis doit être basé sur les fumeurs.

La physiologie de la sensation de chaleur

L’humain dispose d’un système de contrôle thermique extrêmement flexible qui main- tient sa température corporelle en équili- brant la production chimique de chaleur de son métabolisme et le refroidissement par rayonnement vers les surfaces environnantes, par convection vers l’air environ- nant et par évapotranspiration dans des li- mites plus étroites. De faibles variations des conditions ambiantes sont ressenties tique avec des appareils efficaces, le bâti-

ment est alors «robuste». En d’autres termes, les influences perturbatrices sont en principe perçues avec un effet atténué, et la technique du bâtiment peut y réagir de façon mesurée et optimisée, si cela est réellement nécessaire.

1.4 Besoins en termes de confort, bien-être

La responsabilité d’un bon climat intérieur et d’une exploitation économique en termes d’énergie et de coûts incombe aux architectes. L’équipe de planification doit concevoir le bâtiment de manière à garantir un confort optimal avec seulement quelques outils mécaniques adaptés. Se- lon l’objectif d’utilisation, les besoins en termes de confort posent différentes exigences. Dans un musée d’art, la constance de l’humidité ambiante relative et absolue est la priorité absolue. Dans un bâtiment administratif, l’influence du confort thermique sur les capacités créatrices joue un rôle primordial. Dans un immeuble d’habitation, il convient d’accorder plus d’importance aux logements individuels que, par exemple, dans une école. Bien entendu, pour résoudre leurs problématiques, les architectes se réfèrent à des spécialistes des questions portant sur la physique du bâtiment, l’acoustique des locaux et les techniques climatiques. Néanmoins, la res- ponsabilité globale de l’architecte est primordiale, car le confort doit essentielle- ment être garanti à l’aide de mesures constructives.

En termes d’exigences de confort, on ne différencie quasiment plus les espaces

Paramètre Seuil de sensibilité Evaluation

Température ambiante ± 0,5 °C très sensible

Différence entre température de l’air et tempéra- ture des surfaces

2 K très sensible

Mouvement d’air à proximité de la peau 1 m/s très sensible

Chaleur rayonnante 25 W/m² sensible

Humidité relative de l’air ±15 % peu sensible

Poids 60 à 90 kg

Volume corporel 0,075 m³

Pouls 60 à 80/min

Respirations 16/min

Quantité d’air inspirée 0,5 m³/h

CO2 expiré (au repos) 18 à 20 l/h

Température corporelle 37 °C

Température moyenne de la peau 32 à 33 °C Transfert thermique de base 70 à 80 W

Puissance continue 85 W

Vitesse d’évapotranspiration 40 à 50 g/h Tableau 6: Données biophysiques de l’humain.

Tableau 7: Sensibi- lité du corps.

(15)

comme stimulantes et maintiennent le mé- canisme de contrôle en activité. Le para- mètre de confort le plus important est la température opérative, c’est-à-dire la valeur moyenne arithmétique entre les tem- pératures de surface moyennes des parois environnantes et la température ambiante.

La valeur de base «met» (métabolisme) sert de mesure pour le métabolisme énergé- tique de base du corps en fonction de l’ac- tivité physique. 1 met ≈ 60 W/m²: cela cor- respond approximativement à la production de chaleur métabolique d’une per- sonne assise, pour 1 m² de surface corporelle.

Les personnes se sentent particulièrement bien lorsque la chaleur qu’elles dégagent par rayonnement vers les surfaces environnantes et par convection (y c. la respiration) vers l’air se répartit dans un rapport de 45 à 50. C’est l’une des raisons pour lesquelles la technique de climatisation conventionnelle, dans laquelle seule la température de l’air est contrôlée, ne peut être totalement satis- faisante. Ce n’est que lorsque la tempéra- ture opérative – que ce soit par une tempé- rature moyenne trop élevée des surfaces environnantes ou par une température ambiante trop élevée – augmente à tel point que le refroidissement nécessaire n’est plus garanti, qu’il se produit un refroidissement supplémentaire, par une plus grande évaporation (transpiration). Cet effet est déclenché par le transport accru d’eau à la surface de la peau.

La température ambiante optimale, en tant que valeur moyenne ressentie de la température de l’air intérieur et de la moyenne des températures des surfaces environnantes, dépend du niveau d’acti- vité et de la valeur d’isolation thermique intégrale de l’habillement. Pour un homme vêtu d’un costume mi-saison, d’une chemise à manches longues, d’une cravate, de chaussettes courtes et de chaussures de ville légères, on considère un facteur d’habillement de 1,1. Pour un habillement d’été confortable avec chemise à manches courtes, pantalon de coton léger et pieds nus dans des mocassins légers, la valeur

Activité met W/m²

couché au repos 0,8 47

assis au repos 1,0 58

travail assis (bureau, habitation, école, laboratoire)

1,2 70

debout détendu 1,2 70

travail facile, debout (magasin, achats, laboratoire, travail d’usine facile)

1,6 93

travail de difficulté moyenne, debout (vente, ménage, atelier, garage)

2,0 117

travail difficile, sport en intérieur (industrie lourde, danse, tennis, gymnastique)

3,0 175

Type d’habillement clo m²K/W

non vêtu, nu 0 0

vêtements de gymnastique, vêtements de plage: sous-vêtements, shorts, soc- quettes, chaussons de gymnastique, sandales

0,3 à 0,4 0,06

vêtements d’été légers: chemise courte ouverte, pantalon long léger, chaussettes, chaussures

0,5 0,078

vêtements de travail, léger costume de ville, vêtements d’intérieur en hiver:

chemise (manches longues), pantalon, veste légère, pull-over

≈ 1,0 0,16

0,8 1,0 1,4 2,0 3,0 8,0 met

3 km/h 5 km/h 10 km/h

Illustration 7: Pro- duction de chaleur et valeurs «met» en fonction de l’acti- vité (surface du corps d’une per- sonne adulte env.

1,8 m²; voir égale- ment le tableau 52 page 101).

0 0,1 0,3 0,5 0,8 1,0 1,5 3 clo

Illustration 8: Résis- tance thermique de l’habillement et va- leurs «clo» corres- pondantes.

Tableau 8: Produc- tion de chaleur et valeurs «met» en fonction de l’acti- vité.

Tableau 9: Valeurs

«clo» des variantes d’habillement et leur résistance ther- mique.

(16)

correspondante s’élève à seulement 0,5.

Seuls 3 % des personnes interrogées portant des pantoufles ont évalué un plancher à 24 °C comme étant légèrement trop chaud, tandis que 3 % l’ont trouvé légère- ment trop froid. Au total, on obtient donc 6 % de personnes légèrement insatisfaites.

Lorsque la température du plancher se situe autour de 22 °C, le nombre des personnes non entièrement satisfaites passe à 8 %, c’est-à-dire que 2 % seulement des interrogés trouvent encore le plancher lé- gèrement trop chaud, tandis que 6 % le trouvent désormais un peu trop froid. Ce n’est que sous les 20 °C et au-dessus de 27 °C que tous sont d’accord pour trouver le plancher «légèrement trop froid» ou

«légèrement trop chaud». Pour le flux thermique direct de la plante du pied jusqu’au plancher et pour le rayonnement depuis la cheville jusqu’à l’environnement, une température de surface du plancher de 24 °C serait idéale. Dans l’évaluation du confort de la température du plancher, une seconde grandeur joue toutefois égale- ment un rôle important, en raison du contact direct: le coefficient de pénétration thermique. Ce coefficient dépend du ma- tériau de revêtement de sol. Plus la conduc- tivité thermique de la couche supérieure est faible, moins la quantité de chaleur s’écoulant de la plante du pied jusque dans le sol est importante. En d’autres termes, une accumulation de chaleur se produit dans la couche supérieure et freine l’écou- lement de chaleur. Le flux de chaleur freiné est ressenti comme une «température ambiante accrue», un effet considéré comme agréable en hiver. L’indice PPD est un pourcentage fixement associé à l’indice PMV, qui coïncide avec le pourcentage moyen d’un nombre relativement important de personnes interrogées au sein d’une incer- titude statistique. PPD signifie «predicted percentage of dissatisfied» (pourcentage prévisible d’insatisfaits), et PVM «predicted mean vote» (vote moyen prévisible). Les indices PMV et PPD décrivent des ressentis thermiques de «trop chaud» à «trop froid»

pour le corps tout entier considéré comme un tout. L’inconfort thermique peut cependant 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, les courants d’air constituent l’une des causes d’inconfort les plus souvent mentionnées.

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

(17)

Sur les murs extérieurs froids mal isolés, on observe en effet une humidité relative plus élevée, qui conduit rapidement à la formation de moisissures avec des produits de décomposition toxiques pouvant occasion- ner de sérieuses allergies.

En été, la masse du bâtiment maintenue quasiment à la température ambiante par l’isolation thermique et l’ombrage peut être utilisée comme accumulateur-tampon pour les pointes de charge thermique. Des dispo- sitifs d’ombrage flexibles permettent de régler correctement le gain en lumière na- rieures et ainsi le confort de rayonnement

sont nettement plus élevés. Les bâtiments bien isolés nécessitent des puissances de chauffe moins importantes et permettent ainsi des mesures plus douces de contrôle de la température ambiante. Ce mode de construction permet d’éviter la sécheresse de l’air, le dépôt d’air froid sur les murs extérieurs et les fenêtres et le rayonnement thermique désagréable contre les surfaces froides. Pour des raisons d’hygiène, des températures de surface chaudes jouent également un rôle important dans la lutte contre le développement des moisissures.

Dégagement de chaleur spécifique (met ou W/m2)

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 difficile 175

150

125

100

75

50

± 5 °C

± 4 °C

± 2 °C

± 1 °C

± 3 °C

± 2,5 °C nu

shorts habillement estival détente (t-shirt, short)

vêtements d’été légers (pantalon long)

vêtements de travail légers (pantalon de travail, chemise à manches longues)

habillement hivernal d’intérieur (chemise à manches longues, pull-over)

vêtements de ville européens traditionnels (chemise, costume, veste)

0 0,1 0,2 0,3

28 °C 26 °C

24 °C22 °C20 °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 légèrement

froid neutre légèrement chaud 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 la température

«neutre» en K.

(18)

turelle et d’éviter une pénétration excessive de chaleur. Cela permet de réduire les mesures de climatisation gourmandes en éner- gie ainsi que leurs effets secondaires bien connus, tels que les bruits et courants d’air.

Un bon climat ambiant implique cepen- dant également l’utilisation de matériaux non polluants, un bon design en matière de lumière naturelle et de couleur ainsi qu’une bonne protection phonique et une bonne acoustique du local. Les matériaux possèdent une grande influence sur la ventilation requise du local. L’éclairage naturel, quant à lui, influe sur les puissances de refroidissement, dans la mesure où l’utilisation d’un éclairage électrique augmente les charges thermiques.

Pour l’industrie du chauffage et de la climatisation, les bâtiments dotés d’une bonne isolation thermique présentent des exigences différentes en matière de concepts de chauffage et de refroidissement. Il n’est plus question d’y intégrer des systèmes réactifs et puissants. La nouvelle stratégie est celle de la climatisation

«douce». Si on laisse de côté l’apport d’air neuf et l’évacuation de l’humidité et des odeurs, 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 exemple par des différences de température sur les surfaces de confinement des locaux, peuvent être à l’origine de sensations d’inconfort. L’humain est moins tolérant vis-à- vis d’une paroi froide que vis-à-vis d’une paroi chaude. En d’autres termes, atten- tion aux surfaces de fenêtre et de mur ex- térieur froides! Pour les plafonds, c’est l’inverse: tandis qu’une température plus basse de 10 K au plafond est tolérée, la limite de tolérance pour les plafonds chauds est nettement moindre, et s’élève à seulement 5 K. Les chauffages par le plafond ne sont donc adaptés que s’ils sont de très faible puissance, avec de basses températures 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 matière de climat ambiant; recommandé pour les locaux dans lesquels séjournent des personnes très sensibles et ayant des besoins particuliers.

B: moins de 10 % Attentes normales

C: moins de 15 % Attentes acceptables, modérées

Air intérieur avec une qualité de l’air moyenne

Espaces d’habitation et de bureau typiques Niveau de CO2

de 950 à 1350 ppm

Débit d’air 22 m³/h · P à 36 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 chaud

mur froid

plafond froid mur chaud

0 5 10 1515 20 25 30 35

Illustration 14: Part prévisible d’insatis-

faits en raison de l’asymétrie de la température de rayonnement.

(norme SIA 180)

(19)

1.5 Principes de base de l’«aération douce»

Le principe de base essentiel est éminem- ment simple: moins un bâtiment perd de chaleur par temps froid, et moins la chaleur du soleil et l’humidité y pénètrent par les fenêtres en été, plus il est facile de garantir un climat intérieur acceptable. L’eau de refroidissement est encore souvent pro- duite par un climatiseur ou est utilisée en tant que «rejets de chaleur» (ou rejets thermiques) d’une pompe à chaleur réversible.

Les énergies renouvelables, tout comme l’utilisation directe de la fraîcheur des eaux souterraines ou des sondes géothermiques, sont préférables à une production de froid motorisée.

Refroidissement nocturne: Lorsque l’air nocturne est suffisamment froid, la masse du bâtiment peut être préparée à la chaude journée qui s’annonce par un refroidissement naturel. En présence de conditions climatiques relativement chaudes, ce «refroidissement préliminaire» est assisté par un climatiseur. Cette stratégie permet de modérer la puissance de refroidissement de pointe et de décaler une partie du travail de refroidissement pendant les horaires nocturnes. Très souvent, ce refroidissement gratuit permet d’abaisser suffisamment la température du bâtiment sans intervention du 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 la source de chaleur dépend de sa surface (dimension et texture), de sa forme et de sa température moyenne de surface.

La grande surface du plancher chauffant permet de fonctionner à des températures de service relativement basses. Dans l’idéal, celles-ci sont supérieures de seulement 2 K à la température minimale sou- haitée de l’air intérieur lorsque la tempéra- ture extérieure est au plus bas. En d’autres termes, l’isolation de l’enveloppe du bâti- Illustration 15: Flux

thermique chauf- fage/refroidisse- ment. (Source: Ro- bert Meierhans) Illustration 16: Une

mauvaise 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 chauffe relativement 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 de chauffe élevée pour une tem- pérature de surface plus élevée

Bonne isolation: puissance de chauffe plus faible pour une température de surface plus basse

= 45°C

22°C

=

Surface de corps de chauffe

relativement faible Plus grande surface possible

20 °C

22 °C 22 °C 26 °C

7 W/m²K 11 W/m²K

11 W/m²K 7 W/m²K

ment doit être dimensionnée de manière à permettre un chauffage du local à 20 °C avec une température de surface de 22 °C.

La température de surface maximale dé- pend ainsi de l’isolation thermique de l’enveloppe du bâtiment, et de la température de l’air extérieur la plus basse d’un endroit.

Cette propriété est avantageuse pour deux raisons:

]

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

(20)

1.6 Energie et technique du bâtiment

La «source d’énergie» est, dans un système fermé, tout élément qui met à disposition l’énergie, principalement par transformation à partir d’une autre forme d’énergie, tandis que l’«agent énergétique» est l’unité quantifiable et mesurable qui contient ou transfère l’énergie.

Les agents énergétiques fossiles com- prennent le charbon, le gaz naturel, le pétrole et le méthane. Tous les agents énergétiques fossiles ont en commun le fait qu’ils ne sont présents qu’en quantité limitée et que leur utilisation est liée à des émissions de CO2 plus ou moins importantes. Sources d’énergie non renouvelables: charbon (houille, lignite), tourbe, pétrole, sables et schistes bitumeux, gaz naturel, 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, cahier technique SIA 2025, cahier technique SIA 2031, 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 qui ne sont soumis à aucune transformation ni à aucun traitement, indépendamment du fait qu’ils soient ou non directement utili- sables sous cette forme brute; c’est-à-dire l’énergie dans son état initial quel qu’il soit, tel qu’il est disponible pour une utilisation industrielle. Par exemple pétrole, gaz naturel, houille, uranium, eau cou- rante, bois de chauffage et autre bio- masse, rayonnement solaire, vent, chaleur environnante (énergie environnementale), chaleur terrestre. L’énergie primaire est habituellement 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 plus aucune chaleur car l’écart de température entre la surface de chauffage et l’air inté- rieur se réduit jusqu’à «zéro degré K».

]

] L’illustration 18 montre qu’un plancher adapté à un chauffage autorégulant permet également une fonction de refroidissement en été. Cela s’applique notamment dans les constructions à plusieurs étages, dans lesquelles la puissance de chauffe et de refroidissement se répartit sur les planchers et les plafonds.

Pour chaque degré Kelvin (degré Celsius) de différence de température entre l’air ambiant et la surface de plafond, l’échange thermique possible pour le chauffage s’élève à env. 7 W/m² et pour le refroidissement à env. 11 W/m². Pour la différence de température de surface entre l’air ambiant et la surface de plancher, la valeur correspondante pour le chauffage s’élève à 11 W/m² et pour le refroidissement à 7 W/m². Dans l’exemple ci-dessus, le chauffage s’effectue ainsi avec 2 fois 18 W/m² = 36 W/m² et le refroidissement avec 4 fois 18 W/m² = 72 W/m².

Dans le cas d’une installation de clima- tisation qui fait circuler l’air ambiant 3 à 6 fois par heure, il faudrait, pour obtenir les mêmes performances, introduire de l’air à 26 ou à 14 °C. Avec ce système, l’air chaud a tendance à rester suspendu au plafond en hiver, l’air froid à provoquer des phéno- mènes de courants d’air en été. Si l’on veille à respecter ces principes, les constructions sont plus robustes et sont ainsi plus flexibles pour des utilisations très variables, sans qu’il soit nécessaire de modifier la technique du bâtiment.

Les principales conditions ]

] Bâtiment de forme simple et part vitrée soigneusement dimensionnée

]

] Ajustement des masses thermiques du bâtiment et des surfaces des locaux pour l’absorption des intrants thermiques solaires

]

] Protection thermique estivale et hivernale

(21)

industriels utilisés comme énergie pour l’exploitation.

Energie d’usage: énergie mise à disposi- tion chez le consommateur immédiate- ment avant la dernière étape de transformation (en énergie utile). L’énergie d’usage est ainsi par exemple le courant électrique acheminé jusqu’aux bornes du moteur électrique ou de l’ampoule, ou l’eau chaude qui coule dans les corps de chauffe.

Energie utile: énergie disponible pour l’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 corps de chauffe dans la chambre), dans la forme technique nécessaire à l’objectif poursuivi.

Energie secondaire: énergie ayant été collectée par transformation à partir d’une énergie primaire ou d’une autre énergie secondaire (le processus ayant généré des pertes par transformation) et disponible pour une transformation ultérieure ou pour l’utilisation directe. Exemples: produits pétroliers (mazout, essence, diesel etc.), gaz liquide, coke, biogaz, électricité, chauffage à distance, rejets thermiques.

Energie finale: énergie prélevée ou ache- tée par le consommateur final (p. ex. une exploitation industrielle, un bâtiment, un ménage) à des fins de transformation et d’utilisation. Exemples: mazout, gaz naturel, chauffage à distance (sous forme d’eau chaude ou de vapeur industrielle), électricité prélevée dans le réseau, rejets

Energie primaire

Transport Transformation

Energie secondaire

Transport Distribution

Energie fournie

Consommation non énergétique Pertes par transport et par transformation, besoin propre

Energie fournie en retour Périmètre de bilan

Transformation Distribution Energie finale

Production d’énergie individuelle

Energie d’usage

Dernière transformation

Energie utile

Pertes par transformation et par distribution

Pertes par transformation

Chaleur rejetée non utilisée Chaleur, force, lumière

Consommation non énergétique Pertes par transport et par distribution, 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)