Formation de Formateurs ECO Maîtriser les outils et calculs pour mettre en œuvre efficacement un ensemble de technologies énergétiques complémentaires.

Formation de Formateurs ECO Maîtriser les outils et calculs pour mettre en œuvre efficacement un ensemble de technologies énergétiques complémentaires Le stage : . Calculer les consommations d’énergie d’un bâtiment Proposer les interventions d’économie d’énergie une à une par rapport à la situation actuelle Proposer des regroupements de travaux judicieux : par rapport à un coût d’investissement par rapport à un temps de retour par rapport aux projets du Maître d’Ouvrage, … Pour cela : . Une méthode simple et validée (COSTIC) Un outil simple, rapide et synthétique Une formation à la méthode et à l’utilisation de l’outil Formation Formateurs aux Économies d’Énergie Maîtriser les outils et calculs pour mettre en œuvre efficacement un ensemble de technologies énergétiques complémentaires + outil MULTIMETIERS Emmanuel MORTIER Septembre 2007

Formation Formateurs ECO
Programme Révisions Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Déperditions statiques Déperditions par la ventilation Besoins de chauffage Savoir calculer une consommation d’énergie Les équipements (production, distribution, régulation, émission, …) Calcul de la consommation de chauffage Calcul de la consommation d’eau chaude sanitaire Savoir proposer les interventions d’économies d’énergie Utiliser et maîtriser l’outil MULTIMETIERS Présentation de l’outil (principe, capacités, limites, …) Utilisation sur des études de cas Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Programme : Les révisions Les unités : Il est très important d’utiliser les bonnes unités pour être crédible, pour montrer que l’on sait de quoi on parle ! Une dizaine d’unités importantes, généralement connues et utilisées depuis longtemps pour la plupart. Les énergies : Les énergies fossiles ne sont pas inépuisables et produisent des gaz à effet de serre. L’énergie électrique produit des déchets nucléaires plus ou moins bien maîtrisés et son utilisation grandissante nécessite la construction de nouvelles centrales nucléaires. Les énergies renouvelables sont à mettre en avant avec, pour la thermique, le solaire et les pompes à chaleur. - Pollution atmosphérique : Ne pas confondre « Gaz à effet de serre » et « Gaz de destruction de la couche d’ozone » Révisions Les unités Déperditions Consommations Les différentes énergies Énergies fossiles Énergie électrique Énergies renouvelables Pollution atmosphérique Les conversions PCI / PCS … pour les étiquettes Utilisez les bonnes unités pour être crédibles !!! Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Les unités Déperditions : Les déperditions s’expriment en [W] watts ou en [kW] kilowatts : on parle aussi de Puissance. Connaître aussi les « Pertes » thermiques. Il s’agit de déperditions ramenées à 1 degré d’écart entre l’extérieur et l’intérieur. Les pertes s’expriment en [W/K]. Exemple : Un bâtiment donné construit à Strasbourg a des pertes identiques à ce même bâtiment construit à Nice, cependant les déperditions seront plus importantes à Strasbourg qu’à Nice. A Strasbourg la température extérieure d’hiver est d’environ – 15 [°C] alors qu’elle est de –2 [°C] à Nice. Connaître enfin le « Coefficient G », coefficient volumique de déperditions, qui s’exprime en [W/(m3.K)]. Il s’agit des pertes ramenées à 1 degré d’écart entre l’extérieur et l’intérieur. Les valeurs varient de 0.5 pour un bâtiment bien isolé, à 2.0 voire 2.5 pour un bâtiment non isolé. Consommations : Les consommations s’expriment en [Wh] wattheures ou en [kWh] kilowattheures … plus couramment utilisé. Il s’agit d’une puissance multipliée par un temps de fonctionnement. Exemple : Un radiateur de puissance 1000 [W] = 1 [kW] fonctionne pendant 10 heures La consommation correspondante est de : [W] x 10 [h] = [Wh] soit 10 [kWh] A connaître : . kWh PCI : pouvoir calorifique inférieur . kWh PCS : pouvoir calorifique supérieur . kWh EF : énergie finale : en PCI celle qui est utilisée (consommée) sur le lieu du diagnostic . kWh EP : énergie primaire : celle qui a été consommée pour pouvoir fournir le lieu du diagnostic Exemple : Du fait des pertes par production, transport, transformation, … il a fallu produire 2,58 kWh électriques pour 1 kWh consommé au compteur du lieu. Le kWh est utilisé pour réaliser des comparaisons entre les différents combustibles. On ne peut pas additionner des litres de fuel et des kilos de charbon , mais si on les transforme au préalable en kWh, il sera possible de les comparer ou de les additionner. Révisions Déperditions = Puissance en [kW] … que multiplie un Temps en [h] … = Consommation en [kWh] Les unités Déperditions Consommations Les différentes énergies Énergies fossiles Énergie électrique Énergies renouvelables Pollution atmosphérique Les conversions PCI / PCS … pour les étiquettes Pertes en [W/K] Coefficient G en [W/(m3.K)] Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Les différentes énergies Énergies fossiles : Les énergies fossiles sont celles qui se sont formées dans le sous-sol : la gaz naturel, le pétrole et le charbon. On parle de « combustibles ». Les énergies fossiles ne sont pas inépuisables. Elles sont situées en majorité dans des pays en voie de développement : problèmes de coûts. Les prévisionnistes pensent que les réserves connues permettront de tenir 20 ans, si le niveau de consommation actuel est conservé. Le propane ou GPL (Gaz de Pétrole Liquéfié) est obtenu à partir du pétrole. Énergie électrique : Elle est produite dans des centrales thermiques qui fonctionnent au fuel, au charbon, au gaz, (problèmes de pollution) ou par des centrales nucléaires à l’uranium (problèmes des déchets radioactifs) ou par des centrales hydrauliques (peu nombreuses) ou par des systèmes utilisant des énergies renouvelables (éolien, solaire). Énergies renouvelables : Il s’agit du bois, de la paille, du solaire, de l’éolien, de l’air, de l’eau, du « sol », des déchets urbains. Bois : pour le chauffage des locaux généralement résidentiels. Se présente sous forme de bûches, de plaquettes, de granulés. Appoint en chauffage électrique individuel. Solaire : thermique, capteurs dans lesquels circule de l’eau ; photovoltaïque : capteurs qui fabriquent de l’électricité (individuel) Air, sol, eau : utilisés par les systèmes thermodynamiques, pompes à chaleur (PAC) avec échangeur à air ou à eau (glycolée) avec capteurs dans le sol (géothermiques : vertical ou horizontal) ou sur eau de nappe, de rivière. Révisions Énergies fossiles : fuel, gaz naturel, charbon (propane) Énergie électrique :  80 % nucléaire Énergies renouvelables : biomasse, solaire, éolien, air, terre, eau, déchets urbains Les unités Déperditions Consommations Les différentes énergies Énergies fossiles Énergie électrique Énergies renouvelables Pollution atmosphérique Les conversions PCI / PCS … pour les étiquettes Répartition des consommations par énergie (Source Observatoire de l’énergie) en % en Mtep Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Pollution atmosphérique NE PAS CONFONDRE « Gaz à effet de serre » et « Gaz de destruction de la couche d’ozone » . Gaz à effet de serre : Le principal GES (Gaz à Effet de Serre) est le CO2. Pour nos métiers, savoir qu’il est produit par la combustion, mais que chaque combustible émet une quantité de CO2 différente. Les GES stagnent dans les basses couches de l’atmosphère. Ils ont pour effet de stopper le rayonnement de la terre vers le ciel. Ce chapeau ou couvercle qui recouvre la Terre est comparé au toit d’une serre qui lui, est placé volontairement pour garder la chaleur. Les GES retiennent la chaleur ce qui a pour effet d’augmenter la température moyenne sur Terre avec tous les bouleversements climatiques induits (tempêtes, montée des eaux, déviation ou arrêt des courants marins, …). Certains scientifiques pensent que la température moyenne sur Terre pourrait augmenter de 1,0 à 3,5 degrés au cours du siècle à venir si nos rejets polluants ne sont pas maîtrisés. Étonnamment la vapeur d'eau H2O est un gaz à effet de serre, mais les rejets produits par l'activité humaine ne perturbent que faiblement le cycle naturel et il est convenu de ne pas les prendre en compte (faible durée de vie). La France s'est engagée à limiter ses émissions de gaz à effet de serre à l'horizon 2010, à leur niveau de rejet de 1990, soit 380 millions de tonnes équivalents CO2. « Facteur 4 : diviser par 4 la production de CO2 » . Gaz de destruction de la couche d’ozone : Essentiellement remarquée à la verticale des pôles où les conditions de froids extrêmes sont plus favorables à ce phénomène et où les courants aériens concentrent les gaz polluants. L'ozone, présent dans les basses couches de la stratosphère, sert à filtrer les rayons ultraviolets dangereux pour l'homme. Les gaz chlorés, qui composent les fluides frigorigènes et les aérosols principalement, sont avides d'oxygène et engendrent des réactions chimiques en décomposant l'ozone. Les rayons ultraviolets nocifs ne sont plus piégés et ont des effets sur la santé de la population des zones concernées. Révisions Gaz à effet de serre (GES) : CO2, méthane, H2O, HFC… durée de vie variable  équivalent CO2 Gaz de destruction de la couche d’ozone : CFC, HCFC, … (anciennes clim. = interdits)  trou en voie de disparition Les unités Déperditions Consommations Les différentes énergies Énergies fossiles Énergie électrique Énergies renouvelables Pollution atmosphérique Les conversions PCI / PCS … pour les étiquettes Principaux gaz à effet de serre (Source MINEFI) Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Pollution atmosphérique . Émissions de CO2 : Le tableau ci-contre donne les émissions de CO2 des différents combustibles. Le bois émet en réalité 355 [gCO2/kWh], mais on considère qu’il est replanté et que le CO2 émis par la combustion du bois est recyclé par la biomasse en croissance (phénomène de photosynthèse). Pour l’électricité : 3 valeurs, élevée quand toutes les productions sont en route (pendant l’utilisation du chauffage par exemple), peu lorsqu’il y a peu de besoins (été et nuit) , moyen pour une utilisation générale,avec usages impossible à différencier. Valeurs issues de l’arrêté du 15 septembre 2006 revu le 9 novembre 2006 : DPE Révisions Les unités Déperditions Consommations Les différentes énergies Énergies fossiles Énergie électrique Énergies renouvelables Pollution atmosphérique Les conversions PCI / PCS … pour les étiquettes Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Les conversions PCI / PCS : Dans une combustion classique, la réaction chimique entre un combustible hydrocarboné (CH4) et l’air comburant (O2) produit du gaz carbonique (CO2 ou dioxyde de carbone) et de l’eau (H2O) sous forme de vapeur. La vapeur d’eau est évacuée avec les fumées. L’énergie qu’elle contient (il a fallu chauffer pour vaporiser) est perdue. Si on condense cette vapeur d’eau (on refroidit un corps qui en réchauffe un autre) on récupère une certaine quantité d’énergie. Cette quantité varie en fonction du combustible utilisé. Exemple : Pour le gaz naturel, c’est celui qui sert le plus souvent dans les chaudières à condensation car il ne contient pas de produits sulfureux qui sont corrosifs avec l’eau. 1 kWh PCS (facturé par GdF) contient 1.11 kWh PCI. Dans une chaudière classique il est facturé 1kWh PCS mais on utilise uniquement 1 kWh PCI c’est à dire 0.90 kWh PCS. Voir le tableau de la page suivante pour les conversions. kWhPCI ou kWhEF en kWhEP : Pour les étiquettes ENERGIE il faut convertir : . les unités de combustible en kWh PCI (équivalent à des kWh Énergie Finale) . les kWh EF en kWh Énergie Primaire (différence uniquement pour l’électricité) Révisions PCI : Pouvoir Calorifique Inférieur PCS : Pouvoir Calorifique Supérieur Les unités Déperditions Consommations Les différentes énergies Énergies fossiles Énergie électrique Énergies renouvelables Pollution atmosphérique Les conversions PCI / PCS … pour les étiquettes kWh Énergie Finale  kWh PCI kWh Energie Primaire  Électricité : 1 kWhEF = 2,58 kWhEP Autres = 1 kWhEF = 1 kWhEP kWh Énergie Finale = kWh PCI kWh Energie Primaire : Électricité : 1 kWhEF = 2,58 kWhEP Autres = 1 kWhEF = 1 kWhEP Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Les conversions Tableau des conversions PCI / PCS : L’électricité et la vapeur ou l’eau surchauffée des réseaux urbains ne sont pas des combustibles. Ils n’ont donc pas de pouvoir calorifique supérieur, … ou encore, il est de 1.0 (… pour uniformiser). Exemple avec le gaz naturel : Dans 1 kWhPCS il y a 1.11 kWhPCI, ce qui veut dire que si on peut utiliser toute l’énergie contenue dans une unité de combustible, on abaisse notre consommation de 11 % … ( mais : installer une chaudière à condensation). Révisions Les unités Déperditions Consommations Les différentes énergies Énergies fossiles Énergie électrique Énergies renouvelables Pollution atmosphérique Les conversions PCI / PCS … pour les étiquettes Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Programme : Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment La consommation d’énergie d’un bâtiment dépend de l’isolation des ses parois. Plus les parois sont isolées thermiquement, moins la consommation d’énergie est importante … et inversement. La constitution du bâti est donc un sujet d’investigation important pour le diagnostiqueur : ISOLER LES PAROIS QUI NE LE SONT PAS ENCORE Les déperditions statiques Il s’agit des déperditions par les parois (murs, planchers, plafonds, baies vitrées) … « statiques » par opposition aux déperditions par « ventilation ». Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Déperditions statiques Formules générales Déperditions par les murs Déperditions par les baies vitrées Locaux non chauffés Déperditions par les planchers hauts Déperditions par les planchers bas Ponts thermiques ISOLER LES PAROIS QUI NE LE SONT PAS ENCORE Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Formules générales Déperditions par les parois : Déper [W] = U [W/(m².K)] x S [m²] x (ti – te) [K] Coefficient de transmission : U : coefficient de transmission surfacique de la paroi [W/(m².K)] U [W/(m².K)] = 1 / ( Rsup + R1 + R2 + …) U dépend de l’isolation, plus la paroi est isolée, plus la valeur du U est petite … et inversement. On parle de la résistance des matériaux au passage de la chaleur. La position de l’isolant (intérieure, extérieure ou répartie) n’a pas d’incidence sur le U. Résistances superficielles : Une paroi constituée des mêmes matériaux aura un U différent suivant sa position : donnant sur l’extérieur ou sur un local non chauffé, position verticale ou horizontale, plancher bas ou plancher haut. Résistance d’un matériau : R [m².K/W] = e [m] /  [W/(m.K)] Plus le matériau est isolant, plus la valeur de la résistance est élevée (dépend de l’épaisseur). Exemple : 20 cm de laine minérale  R = 5,00 [m².K/W] 20 cm de béton  R = 0,10 ]W/(m.K)] Conductivité thermique d’un matériau :  [W/(m.K)] (lambda) Plus le matériau est isolant, plus la valeur de la conductivité est faible (ne dépend pas de l’épaisseur). Exemple : laine minérale ou polystyrène   = 0,04 ]W/(m.K)] Béton   = 2,00 ]W/(m.K)] Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Déperditions statiques Formules générales Déperditions par les murs Déperditions par les baies vitrées Locaux non chauffés Déperditions par les planchers hauts Déperditions par les planchers bas Ponts thermiques Déper [W] = U [W/(m².K)] x S [m²] x (ti – te) [K] x Tau U [W/(m².K)] = 1 / ( Rsup + R1 + R2 + …) R [m².K/W] = e [m] /  [W/(m.K)]  [W/(m.K)] Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Déperditions par les murs Quelques valeurs de Conductivités et Résistances thermiques de matériaux de parois opaques : . Conductivités thermiques des matériaux : . Résistances thermiques des matériaux : Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Déperditions statiques Formules générales Déperditions par les murs Déperditions par les baies vitrées Locaux non chauffés Déperditions par les planchers hauts Déperditions par les planchers bas Ponts thermiques Déper [W] = U [W/(m².K)] x S [m²] x (ti – te) [K] Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Déperditions par les murs Quelques valeurs de coefficients U pour les parois opaques : . Coefficients U des parois : . Coefficients k des murs et planchers enterrés ou sur terre plein : Cas des parois enterrées ou sur terre plein, la formule U x S est remplacée par k [W/(m.K)] x L [m] Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Déperditions statiques Formules générales Déperditions par les murs Déperditions par les baies vitrées Locaux non chauffés Déperditions par les planchers hauts Déperditions par les planchers bas Ponts thermiques Valeurs de coefficients U des parois Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Déperditions par les baies vitrées Les valeurs de coefficients de transmission (Uw) de fenêtres ou de portes-fenêtres sont attestées : – par des certifications ACOTHERM ou NF fenêtre, – par des Avis Techniques, … Si le produit ne fait l’objet d’aucune certification, le coefficient Uw, par défaut, peut être déterminé à l’aide des règles Th-U (fascicule 3/5). Ces valeurs de coefficients Uw surfaciques sont données en fonction : – du type de fenêtre, – d’un verre ordinaire ou à faible émissivité, – d’une lame d’air, d’argon ou de krypton, – de la menuiserie bois, métal avec coupure thermique, PVC, – du rapport de la surface de vitrage à la surface en tableau. . Quelques valeurs de coefficients Uw pour les fenêtres : Vitrages à Isolation Renforcée (VIR) ou Vitrages à faible émissivité ou Vitrages isolants Une des faces intérieures du double vitrage est revêtue d’une couche d’oxydes métalliques dont la particularité est de renvoyer l’énergie émise par les corps chauds (émetteurs et corps réchauffés par l’ensoleillement) vers l’intérieur. Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Déperditions statiques Formules générales Déperditions par les murs Déperditions par les baies vitrées Locaux non chauffés Déperditions par les planchers hauts Déperditions par les planchers bas Ponts thermiques Valeurs de coefficients Uw des fenêtres nues Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Déperditions par les baies vitrées - Volets et persiennes : Les volets , persiennes, … extérieures forment une lame d’air plus ou moins étanche entre eux et la baie vitrée. Cette lame d’air possède une résistance thermique qui permet d’abaisser le coefficient de transmission de la fenêtre nue : c’est le U moyen Jour-Nuit qui est pris en compte pour le calcul de consommation. On estime que les occupants occultent leurs fenêtres pendant la nuit. - Confort d’été : Les persiennes et volets permettent également de se protéger du rayonnement solaire direct pendant l’été. L’utilisation de ces protections évite que la température intérieure des locaux augmente du fait des apports externes. Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Déperditions statiques Formules générales Déperditions par les murs Déperditions par les baies vitrées Locaux non chauffés Déperditions par les planchers hauts Déperditions par les planchers bas Ponts thermiques Valeurs de coefficients Ujn des fenêtres avec volets Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Locaux non chauffés Certains locaux ne sont pas chauffés et ils constituent un local tampon entre l’extérieur et les locaux chauffés. Leur température se situe entre la température extérieure et la température de chauffage. Déper [W] = U [W/(m².K)] x S [m²] x (ti – te) [K] x Tau On utilise le coefficient Tau pour corriger l’écart de température entre l’extérieur et l’intérieur : 0 < Tau < 1 Tau = 1 signifie que le local non chauffé est à la température extérieure. Tau = 0 signifie que le local non chauffé est à la température intérieure. . Quelques valeurs du coefficient Tau : Exemple : Plancher (U = 2.50 [W/m².K]) de 100 m² donnant sur l’extérieur à –5°C : Déperditions = 2.50 x 100 x ( ) = 6250 [W] Même plancher mais donnant sur un parking enterré avec Tau = 0.50 : Déperditions = 2.50 x 100 x ( ) x 0.50 = 3125 [W] Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Déperditions statiques Formules générales Déperditions par les murs Déperditions par les baies vitrées Locaux non chauffés Déperditions par les planchers hauts Déperditions par les planchers bas Ponts thermiques Déper [W] = U [W/(m².K)] x S [m²] x (ti – te) [K] x Tau Coefficients TAU ou b, de réduction de température Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Ponts thermiques Les ponts thermiques viennent traditionnellement se rajouter aux pertes surfaciques des parois. Mais les pertes surfaciques sont calculées à partir des dimensions intérieures des parois. Les pertes par les ponts thermiques sont calculées par la formule : Déper. Ponts thermiques [W] =  [W/(m.K)] x l [m] x (ti – te) [K]  [W/(m.K)] est un coefficient donné dans les tableaux des DTU en fonction du type de « liaison » : il en existe plusieurs centaines.  Pour éviter cette tâche fastidieuse, la méthode calcule des déperditions à partir des surfaces exprimées à partir des dimensions extérieures. RELEVER DES LONGUEURS EXTERIEURES ET DES HAUTEURS SOUS PLAFOND Les résultats entre un calcul mené à partir de « surfaces intérieures + ponts thermiques » et un calcul mené avec des « surfaces extérieures » sont très peu différents : ASSIMILATION SUFFISANTE. La part des ponts thermiques varie en fonction : . pour les constructions anciennes : du type et de la position de l’isolant, pour les constructions neuves : du « traitement » réalisé sur les ponts thermiques. Part des des déperditions par les ponts thermiques : . Maisons anciennes sans isolation  10 % Maisons anciennes isolées par l’intérieur  15 % Maisons anciennes isolées par l’extérieur  5 % Maisons RT 2000 …  10 %, mais il a fallu « traiter» les ponts thermiques sinon 30 % ou plus ! Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Déperditions statiques Formules générales Déperditions par les murs Déperditions par les baies vitrées Locaux non chauffés Déperditions par les planchers hauts Déperditions par les planchers bas Ponts thermiques Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Programme : Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment La consommation d’énergie d’un bâtiment dépend du débit d’air neuf introduit. Plus le débit d’air neuf est important, plus la consommation est importante … et inversement. La débit d’air renouvelé est donc un sujet d’investigation important pour le diagnostiqueur : LIMITER LE DEBIT D’AIR NEUF INTRODUIT Les déperditions par renouvellement d’air Les déperditions par renouvellement d’air s’ajoutent aux déperditions statiques (par les parois). Les textes exigent des débits hygiéniques minimum : . Bureaux = [m3/h] par personne Lieux publics = 18 [m3/h] par personne Logements = [m3/h] par personne si on considère 30 [m3/h] pour une chambre (2 personnes, mais le débit est fixé en fonction du nombre de pièces du logement) Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Déperditions par la ventilation Formule générale Ventilation naturelle Ventilation mécanique contrôlée simple flux Ventilation mécanique double flux Limiter le débit d’air neuf introduit en respectant un débit minimum hygiénique Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Formule générale Déperditions par la ventilation : Déper [W] = 0,34 [W/h(m3.K)] x q [m3/h] x (ti – te) [K] . Chaleur massique de l’air : Coefficient invariable : 0,34 [W/h.m3.K] . Débit d’air neuf : Variable en fonction du type de ventilation, naturelle ou mécanique,simple ou double flux, récupération ou non. Le débit (noté « q ») s’exprime en m3/h. Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Déperditions par la ventilation Formule générale Ventilation naturelle Ventilation mécanique contrôlée simple flux Ventilation mécanique double flux Déper [W] = 0,34 [W/h(m3.K)] x q [m3/h] x (ti – te) [K] Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Ventilation naturelle En ventilation naturelle, le débit d'air neuf peut être estimé à environ 1.00 volume par heure du logement. Il s'agit d'un ratio qui tient compte du débit d'air introduit au niveau des orifices en façade, par les infiltrations à travers les ouvrants et par les ouvertures de portes ou fenêtres. Mais il est possible que les occupants réduisent ces débits pour limiter les déperditions. Une aération insuffisante se traduit généralement par des traces de condensation au niveau des ponts thermiques. La vapeur d’eau dégagée par l’homme, par la cuisine, par les douches ou bains, … par les animaux domestiques, … devrait être évacuée par l’aération, sinon la condensation sur les parois froides se produit plus facilement . Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Déperditions par la ventilation Formule générale Ventilation naturelle Ventilation mécanique contrôlée simple flux Ventilation mécanique double flux Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Ventilation Mécanique Contrôlée SIMPLE FLUX La VMC simple flux est constituée par un extracteur, des bouches d’entrée d’air, des conduits et des bouches d’extraction. Les bouches d’entrée d’air sont généralement « autoréglables », c’est à dire qu’elles sont construites pour ne laisser entrer que le débit pour lequel elles sont construites (quelle que soit la pression du vent). Elles peuvent être aussi hygroréglables. Les bouches d’extraction d’air sont « fixes », « réglables », « autoréglables » ou « hygroréglables ». Fixes : pour un débit en fonction d’une dépression déterminée (varie ne fonction de la pression). Réglables : par une chaînette ou cordelette qui fait varier la section de passage (temporairement). Autoréglables : pour un débit fixe quelle que soit la pression ou dépression. Hygroréglables : réglable automatiquement en fonction de l’humidité du local, avec un débit mini. VMC Hygroréglable type A : avec bouches d’extraction hygroréglables seules VMC Hygroréglable type B : avec bouches d’extraction et d’entrées d’air hygroréglables Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Déperditions par la ventilation Formule générale Ventilation naturelle Ventilation mécanique contrôlée simple flux Ventilation mécanique double flux Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Ventilation Mécanique Contrôlée DOUBLE FLUX La VMC double flux est constituée par deux ventilateurs, des bouches d’insufflation d’air, des bouches d’extraction d’air et des conduits. En général il existe aussi un récupérateur de chaleur. L’avantage de ce système de ventilation est de réchauffer l’air neuf introduit (à température extérieure) sur l’air extrait (à environ 20 °C) et d’obtenir ainsi un air préchauffé gratuitement. Le rendement de récupération est en moyenne de 60 %, c’est à dire que les déperditions sur l’air sont diminuées de 60 %. Certains récupérateurs atteignent aujourd’hui 90 %. Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Déperditions par la ventilation Formule générale Ventilation naturelle Ventilation mécanique contrôlée simple flux Ventilation mécanique double flux Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Débits d’air neuf Valeurs issues de l’arrêté du 15 septembre 2006 revu le 9 novembre 2006 : DPE Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Déperditions par la ventilation Formule générale Ventilation naturelle Ventilation mécanique contrôlée simple flux Ventilation mécanique double flux Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Programme : Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment La consommation d’énergie d’un bâtiment dépend de la performance de la régulation. Moins la régulation est performante, plus la consommation est importante … et inversement. Essayer de « coller » à l’occupation du bâtiment grâce à la programmation du chauffage. La régulation est donc un sujet d’investigation important pour le diagnostiqueur : INSTALLER UNE REGULATION PERFORMANTE TENANT COMPTE DE L’OCCUPATION GRACE A LA PROGRAMMATION D’INTERMITTENCES Besoins de chauffage A partir des déperditions unitaires d’un bâtiment et de différents paramètres tels que : la température de chauffage et les degrés-jours du lieu le type de régulation le niveau et les horaires de ralentis … on obtient les besoins bruts de chauffage. BESOINS BRUTS [kWh/an] = DEPER. UNITAIRES [W/K] x COEF. REGULATION [kKh/an] Le coefficient de régulation dépend de : la situation géographique du lieu, la température de chauffage, la durée de chauffage, le type de régulation, la précision de la régulation, la présence d’un ralenti, la durée du ralenti Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Besoins de chauffage Comportement Régulation Intermittence Apports gratuits BESOINS BRUTS [kWh/an] = DEPER. UNITAIRES [W/K] x COEF. REGULATION [kKh/an] Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Comportement Dans les bâtiments résidentiels, surtout en habitat individuel, le comportement des occupants est un paramètre essentiel de détermination de la consommation d’énergie de chauffage. En effet, maintenir 20°C à l’intérieur entraîne une consommation plus importante que le maintien d’une température de19°C. 1er point : NIVEAU DE LA TEMPERATURE DE CHAUFFAGE Préciser : Économe (18°C ou moins), Moyen (19 / 20°C) ou Exigeant (21°C et plus) Les degrés-jours expriment l’écart entre une température de chauffage et la température extérieure moyenne de la journée. La somme de ces écarts sur une saison de chauffage donne les degrés-jours annuels. Les DJU (degrés-jours unifiés) sont calculés pour une base de 18°C. Pour Paris, les degrés-jours unifiés moyens annuels sont d’environ 2400 Kj, ils sont de 1400 à Nice et de 2900 à Strasbourg . Exemple : Degrés-jours de base 20°C pour une journée où la température extérieure moyenne a été + 5°C :  DJ = 20 – 5 = 15 Kj (degrés pour une journée) Pour la même journée, les degrés-jours de base 19°C sont de 19 – 5 = 14 Kj Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Besoins de chauffage Comportement Régulation Intermittence Apports gratuits Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Régulation La performance de la régulation est également un paramètre important conditionnant la consommation d’énergie pour le chauffage. En effet, une installation de chauffage par radiateurs alimentée par une chaudière ancienne équipée uniquement de son aquastat de chaudière est beaucoup plus consommatrice qu’une installation avec une régulation en fonction de la température extérieure et des robinets thermostatiques 2ème point : PRECISION DE LA REGULATION Préciser : Sans, Thermostat d’ambiance, Régulation fonction de l’extérieur, Appareils électriques directs Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Besoins de chauffage Comportement Régulation Intermittence Apports gratuits température ambiante consigne sensibilité temps marche arrêt 20,5 19,5 20°C consigne température ambiante sensibilité temps marche arrêt 20,5 19,5 20°C Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Intermittence La présence d’un ralenti est également un paramètre à prendre en compte pour le calcul de la consommation d’énergie de chauffage. Si la température de chauffage est abaissée pendant un certain temps, c’est une part de consommation qui est économisée, même si le fonctionnement pour la relance présente un cycle plus long que les cycles d’un chauffage continu. 3ème point : NIVEAU ET DUREE DU RALENTI Préciser : Sans, Abaissement de jour, Abaissement de jour et de nuit Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Besoins de chauffage Comportement Régulation Intermittence Apports gratuits Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Besoins de chauffage Les besoins bruts de chauffage sont obtenus en multipliant les déperditions unitaires par le coefficient de régulation. Le coefficient de régulation est déterminé en fonction d’un coefficient climatique CCL qui « ressemble » aux degrés-jours unifiés moyen du lieu où se trouve le logement. - Tableau de coefficients de régulation (extraits) : Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Besoins de chauffage Comportement Régulation Intermittence Apports gratuits Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Apports gratuits Des besoins bruts, on retire les apports gratuits, pour obtenir les besoins nets … BESOINS NETS [kWh/an] = BESOINS BRUTS [kWh/an] – APPORTS GRATUITS [kWh/an] Les besoins nets seront compensés par l’installation de chauffage APPORTS GRATUITS [kWh/an] = APPORTS INTERNES + APPORTS EXTERNES Apports internes : Les apports internes sont dus, dans l’habitat, aux apports par les occupants, par l’éclairage, par la cuisine et par les divers appareils. Apports Internes [kWh/j.logement] = x nb pers Apports externes : Les apports externes sont dus à l’ensoleillement à travers les vitrages. Ils sont favorables en hiver et , naturellement, on ne s’en protège pas. L’ensoleillement apporte quelques degrés « gratuits » dans les logements. Les apports externes dépendent de la surface de vitrage et de leur orientation (on va donc pondérer la surface de fenêtre pour obtenir la surface de vitre). Apports Externes [kWh/j] = Surface vitrée [m²] x Pondération surface x Coef. ensoleillement [kWh/m².j] Coefficients d’ensoleillement à travers 1 m² vitre : Les apports journaliers (ci-dessus) ne sont récupérés que pendant la période de chauffage. Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Besoins de chauffage Comportement Régulation Intermittence Apports gratuits BESOINS NETS [kWh/an] = BESOINS BRUTS – APPORTS GRATUITS APPORTS GRATUITS [kWh/an] = APPORTS INTERNES + APPORTS EXTERNES Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Programme : Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Inertie thermique L’inertie d’un bâtiment dépend de la structure de ses parois. Les structures varient de « lourde » à « légère » avec plusieurs niveaux intermédiaires, mais on ne distinguera que ces deux niveaux par simplification. Une structure est dite « lourde » si sa masse ramenée au mètre carré de surface de local est supérieure à un certain seuil : c’est le cas des parois sans isolation, ou avec isolation par l’extérieur, ou à isolation répartie. Une structure est dite « légère » si sa masse ramenée au mètre carré de surface de local est inférieure à un certain seuil : c’est le cas des parois avec isolation par l’intérieur, des murs rideaux ou des parois vitrées. Si au moins 2 des parois d’un local (murs, plancher haut, plancher bas) sont de structure lourde, on estime que le bâtiment est à « forte inertie » = structure lourde. Si au moins 2des parois d’un local sont de structure légère, on estime que le bâtiment est à « inertie faible » = structure légère. Le ralenti est plus efficace dans un bâtiment à faible inertie que dans un bâtiment à inertie forte car le temps de remise en température sera plus court. L’abaissement de température pour ralenti peut être relativement important dans un bâtiment à structure légère (de l’ordre de 3 degrés). L’abaissement de température pour ralenti sera moins important dans un bâtiment à structure lourde (limité à 1 ou 2 degrés). Le confort d’été est meilleur dans un bâtiment à forte inertie puisque les apports sont retardés et pondérés. Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Inertie thermique Différentes structures Position de l’isolant Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Programme : Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Problèmes liés à l’humidité Les problèmes liés à l’humidité dans les logements sont essentiellement les condensations et les moisissures qui apparaissent aux endroits les plus froids de la structure, lorsque la ventilation est insuffisante. Dégagements de vapeur d’eau : Dans les logements, il existe plusieurs sources de dégagements de vapeur d’eau : les personnes, (50 [g/h] en moyenne, dépend de l’activité) la cuisine, (700 à 1700 [g] par repas) les douches et bains, (700 [g/h] pour un bain à 2600 [g/h] pour une douche) le séchage de la lessive dans l’ambiance, (100 à 500 [g/h] par machine de 4.5 [kg]) les plantes, … (10 à 20 [g/h] par plante verte ou bouquet) L’humidité dégagée s’ajoute à la masse d’eau qui est déjà présente dans l’air. Exemple pour une salle de bains : Imaginons une production de vapeur d’eau de 700 [g/h] pour un bain. Dans le même temps le renouvellement d’air est de 30 [m3/h]. L’augmentation de l’humidité est alors de : 700 [g/h] / (30 [m3/h] x 1.2 [kg/m3]) = 19 [g HUMID/kg d’Air Sec ] Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Problèmes liés à l’humidité Dégagements de vapeur d’eau Humidité relative Température de surface Condensation Condensations et moisissures apparaissent aux endroits les plus froids de la structure, lorsque le chauffage et/ou la ventilation sont insuffisants Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Humidité relative L’air extérieur contient en hiver environ 7.5 [g HUMID/kg AIR SEC] (humidité spécifique ou absolue), ce qui correspond à environ 50 % d’humidité relative, pour 20°C à l’intérieur. L’air extérieur contient en été environ 10 [g HUMID/kg AIR SEC] (humidité spécifique), ce qui correspond à environ 50 % d’humidité relative, pour 24°C à l’intérieur. Le corps humain tolère une large plage de variation de l’humidité relative, de 30 à 70 % HR. Si en hiver, on ajoute 4 [g HUMID/kg AIR SEC] dans l’ambiance intérieure, on trouve une humidité spécifique de 11.5 [g HUMID/kg AIR SEC], c’est à dire environ 80 % HR. Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Problèmes liés à l’humidité Dégagements de vapeur d’eau Humidité relative Température de surface Condensation Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Température de surface La température sur la face interne d’une paroi varie en fonction : de la résistance thermique des différentes couches de la paroi, de la température extérieure, de la température intérieure. Calcul de la température des couches dans une paroi : L'évolution de la température dans une paroi est proportionnelle à la résistance thermique des couches des matériaux rencontrés. Exemple : Écart de température int./ext. : 20 – (-5) = 25 [K] Somme des résistances : 0,04 + 0, , , ,13 = 0,3474 [m².K/W] Soit :  / R = 25 / [K] = 72 [W] pour une résistance de 1 [m².K/W] Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Problèmes liés à l’humidité Dégagements de vapeur d’eau Humidité relative Température de surface Condensation Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Température de surface On passe du simple vitrage (U = 5 [W/m².K]) au double vitrage (U = 2 [W/m².K]). La température de surface, pour –5°C à l’extérieur et 20°C à l’intérieur, passe de : 20 – (0.13 x 25 x 5.0) = 3.75 [K] à – (0.13 x 25 x 2.0) = 13.5 [K] Un corps chaud (le corps humain) rayonne vers un corps froid (le vitrage par exemple). Plus la température de surface est froide, plus le rayonnement est important, plus la sensation de froid est désagréable. Température résultante sèche : L’être humain réagit à la température résultante sèche, qui est la moyenne entre la température moyenne des parois et la température d’air. Si les parois sont mal isolées, la température d’air (celle mesurée sur votre thermomètre) sera plus importante que si les parois sont bien isolées. Ainsi l’isolation des parois procure une baisse de la consommation d’énergie par : abaissement de la transmission thermique abaissement de la température d’air On notera en plus une amélioration du confort (plus de parois froides) et la revalorisation du bien. Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Problèmes liés à l’humidité Dégagements de vapeur d’eau Humidité relative Température de surface Condensation Le corps humain réagit à la température résultante sèche, moyenne entre la température des parois et la température de l’air Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

Condensation La condensation se forme sur une paroi lorsque sa température superficielle est inférieure à la température de rosée de l’air ambiant. Exemple : Pour la paroi de l’exemple précédent, la température de surface est de 10.62°C pour –5°C à l’extérieur. Avec une humidité relative de 50 % à 20°C d’ambiance, on lit sur le diagramme que le point de rosée de l’air est de 9°C : pas de condensation sur le mur. Avec une humidité relative de 73 % (il y a eu un dégagement d’humidité de 3.5 g/kgAS), le point de rosée passe à 15°C : il y aura condensation. Si le renouvellement d’air est augmenté (temporairement) , l’humidité spécifique va diminuer et la température de rosée sera abaissée. Comprendre le fonctionnement thermique d’un bâtiment Problèmes liés à l’humidité Dégagements de vapeur d’eau Humidité relative Température de surface Condensation Septembre 2007 Formation Formateurs ECO : tableur MULTIMETIERS

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