Stratégie « Basse Energie » pour un bâtiment tertiaire climatisé ?

Réflexion : en isolant nos bâtiments, n'avons-nous pas déplacé le problème de l’hiver vers l’été ?...

Bilan thermique d‘hiver : Exemple : bureau pour 2 personnes (4m x 5m x 3m) surface au sol de 20 m², un jour ensoleillé, avec 0°C extérieur : Déperditions : Mur de façade : 0,4 W/m²K * 8 m² * (20-0) K + 1,5 W/m²K * 4 m² * (20-0) K = 184 W Toiture : 0,3 W/m²K * 20 m² * (20-0) K = 120 W TOTAL : = 304 W Apports : soleil fen. : 200 W/m² * 4 m² = 800 W 2 ordinateurs : = 260 W Eclairage : = 200 W 2 occupants : = 140 W TOTAL : = 1400 W

Réflexion : énergie des bureaux, quel budget ? Investissement HVAC : prix moyen d'installation de 200 €/m² contre 50 €/m² pour une simple installation de chauffage… Exploitation (Source Kantoor 2000) kWh/ m² x an €/ m² x an Chauffage (8 c€ /kWh) Bâtiments construits avant 1975 : … 140 … …11 … Bâtiments construits après 1975 : … 80 … … 6 … Electricité (13 c€ /kWh) Bâtiments non climatisés : … 70 … … 9 … Bâtiments climatisés : … 130 … … 17 …

Mais …. Consommation = Puissance x Temps Comparons la consommation de deux immeubles de bureaux-type : - un bâtiment de 1960 - un immeuble récent… Cherchons à exprimer les consommations annuelles des bâtiments en fonction de la température extérieure : Consommation T° extérieure -10° 0° 10° 20° 30° Mais …. Consommation = Puissance x Temps

Puissance ? A chaque T° ext. correspond une Puissance de chauffage ou de refroidissement. Exemple pour une paroi :

Temps ? A chaque T° ext. correspond un nombre d’heures durant l’année. Exemple année moyenne pour Bruxelles : ( La T°ext. dépasse 24°C durant 150 h/an, soit 2 % du temps…)

 Conclusion : augmentation de la demande de refroidissement … mais surtout pour une T° extérieure comprise entre 15 et 24°C !

Conclusion 1 : si l’essentiel de la demande énergétique de froid se produit pour une T° extérieure < 24°C,... le bâtiment doit pouvoir s’auto-refroidir Stratégie 1 : perméabilité variable de l’enveloppe = free-cooling Stratégie 2 : circulation d'eau froide dans les planchers, eau refroidie "de manière naturelle  = slab cooling Stratégie 3 : intégration d’air frais extérieur dans la climatisation, conçue pour ne donner qu’un complément frigorifique en période de canicule Refroidissement direct. Refroidissement indirect.

Réflexion : quels sont les consommateurs dans un immeuble de bureaux-type ?

Décomposons le graphe des consommations :  Une demande de chauffage fortement centrée sur l’air neuf !

Conclusion 2 :  Nécessité de développer une stratégie globale ! C’est la composition architecturale (vitrages), c’est l’équipement intérieur (bureautique, éclairage, … ), c’est le débit d’air neuf, … qui créent la demande !

Conception de l'enveloppe ? L’apport principal de chaleur est donné par le soleil… Apports solaires par ciel serein en Belgique, en fonction de l’orientation.  Conclusion 1. Favoriser les vitrages verticaux au Sud

Evolution de l'énergie captée par une surface orientée au Sud en fonction de l'inclinaison.  Conclusion 2. Eviter les coupoles vitrées horizontales, les toitures vitrées d’atrium

?

Apports internes "light" : bureautique … 130 Watts … … 40 Watts …

Apports internes "light" : éclairage Autrefois : Tube nu : rendement 50% Diffuseur en micro-grille rendement = 25 % Réflecteur peint en blanc : rendement 50% Diffuseurs opalin : Rendement 30% Luminaire indirect : rendement 50%

Aujourd’hui : Miroir au dessus du tube + ventelles anti-éblouissement : rendement minimum de 76% Aujourd’hui, 8 W/m² sont suffisants pour atteindre les 500 lux sur les tables de travail et 300 lux dans l’ambiance.

Adieu à l’éclairage On-Off de papa… Grâce au détecteur de luminosité, la lampe s’éteint si le soleil est présent. Gestion par détecteur d'éclairage naturel : économie de …40…% sur la première rangée, de …20… % sur la seconde.

L’efficacité énergétique est-elle rentable ? Energie des bureaux : quel budget ? Exploitation : … 20 … € /m² x an Location : … 200 … € /m² x an Personnel : (… 50.000 … € /pers x an) / (10 m² /pers) = … 5.000 … € /m² x an

Et pourtant certains se plaignent de leur système de climatisation : courant d'air, bruit, air malsain, ... ... pouvant entraîner nez bouché, gorge irritée, maux de tête, fatigue,... On parle de « sick building syndrome »…

Pourquoi ?

les plaintes semblent proportionnelles à l'impossibilité d'agir sur son environnement pourrait-on évaluer le confort : de pouvoir ouvrir sa fenêtre, de pouvoir fermer sa protection solaire, de pouvoir modifier sa consigne de température, de pouvoir diminuer ou dévier un jet d'air frais, .... pourrait-on évaluer le confort : d'être acteur de son environnement ?

le type de construction des bâtiments climatisés ne serait-il pas trop "artificiel" ? Locaux borgnes, sans éclairage naturel, sans vision vers l'extérieur, ...

Postes de travail sédentaires, avec un horizon réduit à un écran...

Locaux sans inertie, Espaces aseptisés, ...

Fenêtres non ouvrantes, ...

C'est esthétique ... mais on y vit comment ?

Conclusion 3 : la valorisation de l'air frais extérieur s’intègre dans une stratégie d’amélioration de la qualité de vie sur le lieu de travail.

En résumé : Isoler ? oui, mais le bâtiment doit pouvoir s’auto-refroidir en été. L’énergie est dans tous les postes : d’où la nécessité de développer une stratégie globale. 3. Basse énergie et qualité de vie : même combat ! C’est ce que nous détaillerons dans la suite du cours…