Intro : Chauffage des maisons passives ?

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1 Intro : Chauffage des maisons passives ?
En résumé : puissance de 2,5 kW par -10°C extérieur puissance si faible qu’elle peut être portée par le réseau de ventilation puissance si faible qu’un ballon tampon accumulateur est nécessaire pour "lisser" l’apport des chaudières … Consommation comparable à celle de l’eau chaude sanitaire Un ballon tampon est justement aussi nécessaire pour lisser des apports des capteurs solaires … On s’oriente vers un ballon d’eau centralisateur, de 300 à 1000 l., couvrant les 2 besoins (chauffage et eau chaude sanitaire), alimenté par des capteurs solaires et un appoint…

2 Chauffage des maisons passives

3 Dans ce cas, faut-il passer de 4 m² à 8 m² de capteurs solaires
pour faire un peu de chauffage solaire du bâtiment en mi-saison ? … Oui, mais « rentabilité » des 4m² supplémentaires plus faible puisque peu de soleil en hiver… Rayonnement solaire été  640 kwh/m² soit 65 % Rayonnement solaire hiver  350 kwh/m² soit 35 % Rayonnement direct Rayonnement diffus Kwh/m² 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 J F M A S O N D % 2,02   4,04   7,07   10,10   14,14   15,15   13,13   12,12   3,03   2,02

4 Poêle à buches ou poêle à pellets,
diffusant de la chaleur par les parois et alimentant aussi un réseau d’eau chaude ? A priori, l’apport par les parois sera trop élevé pour une maison passive…

5 A Alternative : chauffage par pompe à chaleur … alimentée par panneaux photovoltaïques?

6 Alternative : chauffage par pompe à chaleur
… alimentée par panneaux photovoltaïques? Sûrement très logique… mais l’investissement total est très cher … … pour des besoins aussi faibles ! A quand la pompe à chaleur aussi courante que nos frigos ménagers ? (puissance de chaud = 2,5 kW Donc puissance électrique compresseur = 0,7 kW (si COP = 3,5) Or les frigos ont des puissances électriques de 0,3… 0,5 kW…!!!

7 Vous avez dit : … école passive ?
Quel bâtiment ? Quel chauffage ? Quels résultats ?

8 Quelle conception de bâtiment ?
une forte isolation pour conserver la chaleur Mur extérieur ? Essentiellement des caissons de bois remplis de 30 cm de flocons de cellulose

9 Quelle conception de bâtiment ?
une forte isolation pour conserver la chaleur Toiture : en moyenne, 45 cm de flocons de cellulose !

10 Quelle conception de bâtiment ?
une forte isolation pour conserver la chaleur Exemple : la salle de gym Une structure en caisson… … isolée et recouverte de plaques de plâtre.

11 Quelle conception de bâtiment ?
une forte isolation pour conserver la chaleur Du triple vitrage… avec un coefficient de déperditions 10 x plus petit que le simple vitrage !

12 Quelle conception de bâtiment ?
Une structure portante entourée d’isolant

13 Quelle conception de bâtiment ?
Des protections solaires efficaces Casquettes architecturales… … et stores motorisés

14 Quelle conception de bâtiment ?
Une forte inertie intérieure pour stabiliser la température Planchers béton et murs intérieurs très inertes …

15 Quelle conception de bâtiment ?
Une absorption acoustique élevée des parois Alvéoles des briques restées apparentes… … et panneaux absorbants au plafond.

16 Quelle conception de bâtiment ?
Un éclairage naturel important Larges fenêtres dans les classes… … et puits de lumière dans les couloirs

17 Quelle conception de bâtiment ?
Température élevée des murs, lumière naturelle, absorption du bruit par les parois, … participent au confort.  On se sent bien dans l’école !

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22 Vous avez dit : … école passive ?
Quel bâtiment ? Quel chauffage ?

23 Quel système de chauffage ?
Au départ, une ventilation très forte 25 m³ d’air frais, par enfant et par heure !

24 Pulsion dans la classe…
… et reprise par le couloir.

25 Quel système de chauffage ?
Au départ, une ventilation très forte 25 m³ d’air frais, par enfant et par heure !

26 Quel système de chauffage ?
L’air de ventilation est préchauffé gratuitement +20° +4° +18° +20° +20° -5° +2° L’air passe dans le sol (puits canadien)… … puis dans un échangeur avec l’air chaud qui sort du bâtiment .

27 Quel système de chauffage ?
L’air de ventilation est filtré +20° +4° +18° +20° +20° -5° +2°

28 Quel système de chauffage ?
Un appoint de chauffage est apporté à l’air +20° +4° +18° +30° -5° +2° Une sonde de présence et un thermostat décident du besoin.

29 Vue du faux-plafond du couloir

30 Quel système de rafraîchissement ?
De l’air frais pulsé la nuit Bypass 250

31 « …Et ça marche ???... »

32 Vous avez dit : … école passive ?
Quel bâtiment ? Quel chauffage ? Quels résultats ?

33 Un puits canadien efficace
Quels résultats ? Un puits canadien efficace Installation du puits canadien sous le bâtiment

34 Un puits canadien efficace
Quels résultats ? Un puits canadien efficace Eté : Hiver : … L’air gagne 5 à 7° en passant dans le puits canadien.

35 Un récupérateur de chaleur très efficace
Quels résultats ? Un récupérateur de chaleur très efficace +20° +18° +2° -5° Une sonde de présence et un thermostat décident du besoin.

36 Un récupérateur de chaleur très efficace
Quels résultats ? Un récupérateur de chaleur très efficace L’air pulsé dans les classes est pratiquement réchauffé à la même température que l’air vicié qui sort du bâtiment !

37 Un chauffage modéré dans les locaux au Nord
Quels résultats ? Un chauffage modéré dans les locaux au Nord < Week-end > < semaine > Le chauffage se met en route quand la température du local descend…

38 Peu de chauffage dans les locaux au Sud
Quels résultats ? Peu de chauffage dans les locaux au Sud < Week-end > < semaine > La présence des enfants et du soleil suffisent… !

39 Un refroidissement de nuit en période chaude
Quels résultats ? Un refroidissement de nuit en période chaude < Week-end > < semaine > … et une température intérieure de 27° par 33° extérieur.

40 Quels résultats ? Une consommation de chauffage très faible…

41 Une consommation de chauffage très faible…
Quels résultats ? Une consommation de chauffage très faible… = 150 m² 1500 m²

42 Quels résultats ? Une consommation d’électricité qui peut diminuer…

43 Une consommation d’électricité qui peut diminuer…
Quels résultats ? Une consommation d’électricité qui peut diminuer… = 10 X 150 m² 1500 m²

44 Comparons avec les autres écoles du réseau libre…
Quels résultats ? Comparons avec les autres écoles du réseau libre… Chauffage Electricité

45 Système « Tout air » ou système « Air+Eau » ?
Prenons du recul … Préalable : Système « Tout air » ou système « Air+Eau » ? Ici, l’air apporte le renouvellement hygiénique (débit modulé par les détecteurs de présence qui agissent sur les clapets à l’entrée de chaque local) le chauffage en hiver (batterie d’eau chaude agissant sur chaque bouche d’air, régulé par les sondes d’ambiance dans chaque local) le refroidissement par free-cooling de nuit en été(température commune, tous les clapets s’ouvrant simultanément si une température élevée est détectée) C’est donc plutôt un système mixte « air (hyg. + froid) + eau (chauffage) »

46 Passons en revue les choix de conception de l’HVAC …

47 Fallait-il un système aussi centralisé ?
Avantage : Centralisation de la gestion, permet des logiques de régulation intelligentes : Ex : 3 niveaux de consignes de température 14°C si l’école est inoccupée 18°C si la classe est inoccupée, mais qu’elle pourrait l’être (horaire de jour) 20°C si la classe est occupée plus de 2 min (détecteur) Coupure du chauffage si plus de 15 min d’inoccupation. Remarque : dans une école passive avec forte inertie, une telle précision apporte-t-elle des économies réelles ?

48 Fallait-il un système aussi centralisé ?
Désavantage : Sophistication de la régulation, tout est caché,… l’occupant n’a aucune idée de la température de l’air qu’on lui pulse ! Ex : il fait trop chaud en septembre, l’enseignant ouvre la fenêtre, de l’air à 15°C entre dans la pièce, … le chauffage se met en route … mais il ne le remarque pas ! Question : fallait-il mettre des radiateurs dont la gestion est plus connue ? Ou est-ce dans la logique du temps de ne plus se préoccuper de la technique (à l’image de nos voitures…) ? Fallait-il mettre des systèmes de ventilation double flux par classe ? ( débit d’air d’1 classe = 500 m³/h = débit d’un logement)

49 2° la régulation est-elle compréhensible ?
Bypass actionné Récupérateur actionné

50 2° la régulation est-elle compréhensible ?
L’œil averti comprend que le clapet d’arrivée d’air ne s’est pas ouvert dans la classe durant la nuit !!! (courbe « projection = courbe attendue si clapet était ouvert)

51 2° la régulation est-elle compréhensible ?
Dans l’école « basse-énergie » de Malèves Ste Marie, il a été placé : une ventilation double flux, avec récupérateur de chaleur des radiateurs électriques à bain d’huile dans les classes

52 3° Fallait-il un puits canadien ?
Refroidissement de nuit en période chaude < Week-end > < semaine > … et une température intérieure de 27° par 33° extérieur. Le puits augmente la T° de l’air la nuit … dommage !

53 3° Fallait-il un puits canadien ?
Un récupérateur de chaleur très efficace L’air pulsé dans les classes est pratiquement réchauffé à la même température que l’air vicié qui sort du bâtiment ! L’efficacité de l’échangeur est telle que le préchauffage par le puits canadien apporte peu en plus…

54 4° L’air frais de l’été doit-il être pulsé ?
On constate que l’air frais est pulsé dans les locaux via des ventilateurs… Et donc il est chauffé avant même que d’être utilisé pour refroidir… ! Ne devrait-il pas rentrer directement dans les classes par des grilles en façades … et être extrait par l’extraction mécanique du bâtiment ?

55 5° Faut-il arrêter la ventilation mécanique en mi-saison et en été ?
kWh électrique = kWh d’énergie primaire/an …. contre m³ gaz /an, soit kWh de chauffage/an. Fallait-il mettre des fenêtres avec oscillo-battants, permettant une ouverture manuelle pendant toute la mi-saison ?

56 6° Difficultés liées à l’hétérogénéité des locaux…
Dans le bureau du directeur, (1 pers, donc 30 m³/h) Dans le secrétariat, (2 pers, donc 60 m³/h) Dans la conciergerie, (débit hyg. d’un logement) … les débits d’air sont trop faibles pour porter le chauffage. Donc des radiateurs ont été placés… Mais en été ? Comment rafraîchir ces locaux ? Comment définir les débits d’air des locaux ? Sur base du plus demandeur entre ventilation, chauffage et refroidissement !

57 7° Alternative au refroidissement ?
L’échangeur adiabatique : l’air extrait est refroidi par humidification… … et lui-même refroidit l’air neuf grâce à l’échangeur !

58 Explication : L’air qui sort du bâtiment est humidifié (… et donc refroidi !) … avant de passer dans l’échangeur

59 8° Alternative au chauffage au gaz ?
Pompe à chaleur géothermique dont l’alimentation électrique serait assurée par des panneaux photovoltaïques ?