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27/09/2011| DER/CPM | PAGE 1 Enveloppes Confortables & Innovantes Humidité/Thermique/Optique Economie dEnergie / Santé D. Quenard – C. Pompéo - H. Sallée.

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1 27/09/2011| DER/CPM | PAGE 1 Enveloppes Confortables & Innovantes Humidité/Thermique/Optique Economie dEnergie / Santé D. Quenard – C. Pompéo - H. Sallée – F. Olive – M. Cosnier – G. Garnier A.M. Pardo – F.D. Menneteau – M. Marion – L. Gounon M.L. Eliard CSTB – lundi 3 octobre 2011 DER/CPM

2 Lenveloppe du bâtiment est une interface qui protège contre les intrusions, les intempéries, le chaud, le froid, l'éblouissement. L'enveloppe "surface" devient, à l'extérieur, un "collecteur de ressources" comme lair, leau, l'énergie ou la lumière. A l'intérieur, elle est un "diffuseur de bien être » qui assure confort à ses occupants : température idéale en toutes saisons, air sain, lumière diffuse et agréable, silence... Enveloppe … une définition

3 Confort & Parois DPE- ADEME Non-isoléeIsolée

4 Enveloppe et objectifs du Grenelle Source : Ceren. Réduction de moitié du chauffage ES

5 Réduire la consommation énergétique et les émissions de CO2 Lisolation thermique … la solution la plus efficace Source :

6 Chauffage / Combustion Emissions Polluants / Santé Source : Impact sanitaire de la pollution atmosphérique urbaine Estimation de limpact lié à lexposition chronique aux particules fines sur lespérance de vie – AFSSE – 2005 Source : ZAPA – Ministère - AirParif Ile-de-France / Airparif ations 2000 Contribution en % des différents secteurs dactivités aux émissions de polluants « La pollution de lair diminue lespérance de vie de 9 mois pour chaque Français et lexposition aux particules fines causerait décès chaque année. Cest un enjeu de santé public » Nathalie KOSCIUSKO-MORIZET - décembre 2010 Particules (PM10) : B+T 60 % NOx : B+T 60 %

7 Source : DHV-PEP Chiel Boonstra simple Apports solaires Pertes Bilan énergétique annuel U W/m².K Tp Surface FS Pertes Nettes Apports Solaires : lumière - chaleur VITRAGE

8 210 million bâtiments en Europe Environ 53 milliard de m² (résidentiel / tertiaire) Source : E2APT-RICS-ACE Le défi de la rénovation 60% 40 % Construction neuve : environ 1 % Résidentiel Tertiaire

9 Isolation – Inertie Assistée

10 Valider lintégrabilité des innovations FUI Sirteri Boite dans la Boite Isolation + Fenêtre + Protections Solaires + Inertie + Ventilation Nocturne Façade Rideau Ossature Alu - PRV Ademe COFAHE Façade Rideau Ossature Bois ANR Effinovbois DER/HTO RUPTISOL Rupteurs de Ponts Th. par lintérieur

11 Projet FUI : SIRTERI Système Industrialisé de Rénovation du Tertiaire par lIntérieur Le Conseil Général de lIsère a mis à disposition trois bureaux au septième étage du bâtiment DODE de la Cité Administrative de Grenoble, pour évaluer ce concept. Principe de la «boîte dans la boîte» : isolation + inertie assistée

12 Principe Surventilation des bureaux Ventilation pour les panneaux MCP Panneaux MCP =Panneaux Radiants = Cloisons Actives Double fenêtre Panneaux PIV

13 Pose de la ventilation dans les faux plafonds

14 Pose des fenêtres

15 Pose des panneaux super isolants

16 Pose des Panneaux MCP 5 µm MICRONAL ®

17 Températures dair des trois bureaux

18 Paroi ventilée MCP Paroi bureau Ref Paroi Bureau sur-ventilé Air bureau MCP Paroi bureau MCP Déstockage du MCP la nuit Sens conventionn el du flux Gain sur la température dair

19 Bureau MCP Ventilé Bureau Ventilé Bureau Ref. Air Extérieur Heures T 27 °C % temps entre 8 h et 19 h 19%29%57%34% T maxi sur la période °C Bureau MCP Ventilé Bureau Ventilé Bureau Ref. Air Extérieur Heures T 27 °C % temps entre 8h et 19 h 13%14%36%8% T maxi sur la période °C Stores ouverts sur 16 jours en septembre Stores fermés sur 12 jours en septembre Indicateurs de confort

20 Vue extérieure Vue intérieure Paroi Isolante Inerte et Translucide - INERTRANS Rayonnement Flux entrant cellule test Flux entrant cellule ref Rayonnement global vertical (W.m -2 ) FLux entrant (W.m -2 ) Caractérisation de la convection naturelle dans une brique de verre Mesures PIV Modèle Boltzman sur gaz réseau Restitution de chaleur progressive durant la nuit

21 … de la recherche à lévaluation

22 Les IHP - Isolants Haute Performance PIV / VIP : Panneaux Isolant sous Vide INP : Isolant Nano-Poreux Spaceloft Aspen aerogel CUAP Aerowool - Rockwoll : PassInnovation Porextherm : CUAP ZAG - accepté Microtherm : CUAP CSTB – en cours Contact pour AT : doublage intérieur+ VIP composant de façade + VIP

23 Les MCP Plaque MCP Energain Dupont : PassInnovation

24 HUMIDITE

25 QUESTIONS ?

26 Rappel des objectifs PAGE 26 Comprendre et appréhender les phénomènes de transferts de gaz (air, polluants) à travers une paroi et plus particulièrement les constructions à ossature bois, et les parois à rénover. Réaliser une étude détaillée du comportement des composants de lenveloppe, en particulier des points singuliers (ponts thermiques, ruptures détanchéité …) Proposer des modèles de transferts couplés gaz (air et vapeur deau) et chaleur, validés par des mesures à l'échelle réelle

27 Les « tunnels thermiques » Surface Equivalente des « trous » 70 % des fuites Source : CETE Ouest

28 Projet OPTIMOB Étude expérimentale -Échelle réelle -Sollicitations climatiques naturelles -Étude dun bâtiment dans son ensemble => Réduction des risques liés à lhumidité - déterminer limpact couplé de l'étanchéité à l'air et des transferts d'humidité sur le transfert de chaleur, - évaluer les risques de condensation et les problèmes détanchéité à lair des maisons à ossature bois Étude numérique -Développement dun modèle -Validation avec lexpérimentation -Généralisable (climat, construction)

29 Support expérimental > Maison à ossature bois > 20m², 2,50m > Ossature épicéa > Construction février-mars 2008 > Côté sud: réserver pour insérer une fenêtre > Côté nord: entrée par une double porte

30 Instrumentation

31 31 Station météo À proximité de la cellule > Température, humidité relative > Rayonnement solaire direct et diffus > Vitesse et direction du vent

32 Génération de vapeur derrière PV surface parement derrière MFP derrière plâtre Impact du parement intérieur sur lhumidité absolue MESURES

33 Impact de lisolant sur la température Impact de la capacité thermique (ρ.Cp) ρ.Cp fdb =160 [kJ/m 3.K] ρ.Cp ldv =15 [kJ/m 3.K] SIMULATION

34 Conclusion Le rôle primordial du pare-vapeur en tant que barrière à la propagation de vapeur a été clairement confirmé Le rôle important des matériaux de parement hygroscopiques dans l « inertie hygrique » a été également confirmé La modification des transferts thermiques par des transferts hygriques dans lenveloppe contenant des matériaux hygroscopiques a été mise en évidence PAGE 34

35 Mise au point de loutil de transferts couplés « chaleur-air-humidité », en développement mais non encore totalement validé Valider loutil : - En intégrant les aspects étanchéité/ventilation/rayonnement incident - En poursuivant le développement de la base de données matériaux - Définir des scénario intérieurs PAGE 35 Reste à faire

36 PAGE 36 Humidité … suite Hygrobat : en cours - revisiter les bases théoriques des transferts couplés : chaleur/air/humidité LEPTIAB – LOCIE – CEA/INES/LEB – LERMAB-LERFOB-EDF-TREFLE – LMDC CRITTBOIS – LIGANTEC – NR GAIA Humibatex : début 2012 – humidité dans les bâtiments existants CETE – INSA – LEPTIAB – ALDES – ISOVER – Ventilairsec

37 PAGE 37 … de la recherche à lévaluation Humidité et AT Risque de condensation dans les cadres de fenêtre

38 PAGE 38 QUESTIONS ?

39 PAGE 39 Prospective Equipements Anciens – Nouveaux Usages

40 Energie Positive ? Jeudi 11 Mars 2004 Janvier 2005 Octobre 2011

41 Des Bâtiments Economes & Producteurs dEnergie … des usagers « énergivores » RT 2020 Manque lEnergie Grise des Equipements Electrodomestiques et de la Mobilité 2 autres usages 1 impact

42 PAGE 42 Performance et Localisation Indicateur Energie Primaire Totale Normation Zone H2B pour 1 an Etude QEB - CIMBETON

43 Projet REZO-ZERO Convergence Bâtiment Transport

44

45 Borne Bidirectionnelle

46 Mitsubishi: i-MiEV alimentation des équipments électro-domestiques PAGE 46 Aujourdhui : Alimentation dun téléphone ou dun ordinateur portable. Demain : Prise : 100 V Puissance : 1500 W Batterie lithium-ion : 16 kWh, Consommation dun ménage pour environ 1, 5 jour

47 PAGE 47 VE = nouvel équipement de la maison ?

48 PAGE 48 Stockage 2300 kWh/an 2000 kWh/an* *Pour un VE avec une consommation de 150Wh/km parcourant km/an CESI Chauffe-eau Solaire Individuel VESI Véhicule Electrique Solaire Individuel Analogie CESI-VESI 15-20m² 3-5 m² Production Consommation

49 Equipements très performants individuellement vs Equipements moins performants mutualisés ???

50 PAGE 50 Usages Mutualisés équipements domestiques Réfrigérateur/Congélateur Froid Chauffe-eau Thermodynamique Chaud

51 Climatisation et ECS ?

52 Mutualisation équipements informatiques / PC / ECS

53 Mutualisation à léchelle des bâtiments Data-Center : Nouvelles Chaufferies ? ECS/Piscine … DALKIA

54 Merci pour votre écoute

55 Projet COFAHE (PREBAT, ) sur des composants de façade à haute performance énergétique : expérimentation en taille réelle (caractérisation thermique). Partenaires : CSTB, COMPOSITEC, VETROTEX, GOYER. Coût complet : 165 k (aide accordée au CSTB : 82 k). Responsable scientifique : H. Sallée Projet OPTIMOB (PREBAT, ) sur la réduction des risques liés à lhumidité et aux transferts dair dans les constructions à ossature bois : expérimentation en taille réelle (mesure de température et dhumidité dans les parois dune maison à ossature bois (modélisation analogique, approche globale). Partenaires : CSTB, EDF, ALDES, INSAVALOR-CETHIL, CTBA, OSSABOIS Coût complet du projet : 750 k (aide accordée au CSTB : 173 k) Responsable scientifique CSTB : G. Garnier. Projet ENVHY (PREBAT, ) sur lamélioration des performances des bâtiments neufs, notamment par la prise en compte renforcée des aspects bioclimatique : expérimentation en taille réelle, modélisation multiphysique (approche CFD pour les écoulements dair, approche globale pour la thermique du bâtiment) Partenaires : CSTB, CTBA, SMURFIT KAPPA, CRISTOPIA, ITF, CREABOIS, LOCIE, LAG, Université J Fourier Grenoble Coût complet du projet : 460 k (aide accordée au CSTB : 116 k) Responsable scientifique : K. Johannes. Projet RenEauSol (Habisol, ) sur un capteur auto-stockeur intégré en toiture : expérimentation de taille réelle (PIV, cavité, eau, convection naturelle) Partenaires : LOCIE, CETHIL, CEA, CSTB, CRESSON, Tecnisun Coût complet du projet : k (aide accordée au CSTB : 38 k + financement dune thèse APS-ADEME) Responsable scientifique CSTB: M. Cosnier

56 Projet RENOKIT (PREBAT, ) sur lévaluation dun système intégré pour la rénovation par lintérieur des logements existants : expérimentation en taille réelle (mesures thermique, fluxmétrique, acoustique, modélisation analogique, approche globale). Partenaires : CSTB, CTBA, SMURFIT KAPPA, CRISTOPIA, ITF, IRABOIS. Coût complet du projet : 485 k (aide accordée au CSTB : 209 k) Responsable scientifique CSTB : H. Sallée. Projet MAISON PASSIVE (PREBAT, ) sur la conception et lévaluation expérimentale de maisons passives : expérimentation en taille réelle (mesures thermique et fluxmetrique, modélisation analogique, approche globale) Partenaires : CNRS/LMOPS, ARMINES CEP, CETIAT, CSTB, CEA, Maison GIRAUD, SAINT GOBAIN ISOVER. Coût complet du projet : 1040 k (aide accordée au CSTB : 122 k). Responsable scientifique CSTB : D. Quenard Projet INERTRANS (PREBAT, ) sur un composant denveloppe de bâtiment en brique de verre associant inertie et isolation translucide : expérimentation en taille réelle et en dimensions réduites (mesures PIV, mesures thermique, approche globale, modélisation fine de type gaz sur réseaux). Partenaires : CSTB, CETHIL, ARMINES CEP, CRISTOPIA, SAVERBAT, SIRIUS. Coût complet : 983 k (aide accordée au CSTB : 163 k). Responsable scientifique CSTB : M.Cosnier

57 Les projets (FUI) : Projet SYSPACTE (FUI, 7 ème appel doffre, ) sur les panneaux thermoélectriques pouvant être utilisés comme parois actives : modélisation multi-physique (double approche CFD et analogie électrique : phénomènes thermoélectriques et échangeurs) et réalisation dun prototype intégrant le panneau thermoélectrique couplé aux échangeurs optimisés. Partenaires : ACOME, CRISMAT, ICG, LOCIE, CSTB, ANJOS. Coût complet du projet : 1540 k (aide accordée au CSTb : 110 k). Responsable scientifique CSTB : M. Cosnier. Projet SIRTERI (FUI, 5 ème appel doffre, ) sur un système industrialisé de rénovation du tertiaire par lintérieur : expérimentation en taille réelle (mesures thermique, fluxmétrique sur un bureau rénové. Modélisation analogique (approche globale). Partenaires : Sainte Marie Constructions isothermes, CNRS, A.RAYMOND. Coût complet du projet : 970 k (aide accordée au CSTB : 100 k). Responsable scientifique CSTB : H. Sallée.


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