LA CONCEPTION ARCHITECTURALE - arcad-ca.fr©sentation Arcad 3.pdf · DEPERDITIONS DYNAMIQUES INFILTRATIONS D’AIR PARASITES Fonction du volume habitable, des surfaces déperditives,

LA CONCEPTION ARCHITECTURALE

Associer efficacement‐qualité architecturale‐performance énergétique‐logique économique‐respect du programme de l’opération

BECICEBureau d’études techniques

L’EQUILIBRE THERMIQUE

Déperditions dynamiquesVMC + Infiltrations d’air parasites

Déperditions statiquesParois + Menuiseries + Ponts thermiques

Système de chauffageAtteindre l’équilibre thermique

Apports solairesVia menuiseries

Attention au confort d’été

Apports internesMétabolisme + 

électroménager + multimédia + éclairage

DEPERDITIONS DYNAMIQUES

INFILTRATIONS D’AIR PARASITES

Fonction du volume habitable, des surfaces déperditives, du niveau de perméabilité et de l’exposition au vent 

Exemple :Maison plein pied de 100 m² ‐ calcul selon EN 13790

Fonction du système de ventilation :

VENTILATION MECANIQUE CONTRÔLEE

Extraction simple flux : air neuf à Text

Double flux : échange performant à condition que l’étanchéité soit performante :

Exemple : Maison plein pied de 100 m²

Double flux : réduire au maximum les longueurs de prise d’air neuf et de rejet d’air vicié

DEPERDITIONS STATIQUES

COMPACITE

Source : Effinergie

Difficultés pour traiter certains ponts thermiques

Optimiser le rapport : Surfaces déperditives / SHAB

Compacité => économies de construction

Compacité => économies de consommation

ISOLATION

UconstatéW/(m².K)

NIVEAUBBC

NIVEAUPASSIF

Plancher bas 0,20 0,15

Paroi vertical 0,25 0,15

Plancher haut 0,15 0,15

MENUISERIES

UconstatéW/(m².K)

NIVEAUBBC

NIVEAUPASSIF

Menuiseries 1,60 0,80

PONTS THERMIQUES

BBC => Jusqu’à 40 % des déperditions statiques !!

PASSIF => objectif 0

ORIENTATION

APPORTS SOLAIRES

50 à 60 % des vitrages au sud => pièces de vie

Favoriser le chauffage passif solaire

AUTRES FACTEURS

Limiter les effets de vents d’hiver

Façades bruyantes => ouvertures à éviter

Contrôler en permanence le confort d’été :

Protections solaires : débords de toiture, volets, …

Aspect traversant pour free‐cooling

A intégrer dès la conception !!

INERTIE THERMIQUE

Epernay – mois de septembre

Ventilation nocturne + inertie => Lissage des températures

Exemple : maison passive à Epernay (51) / mois de septembre

Isolation par dessus

Isolation par dessous

INERTIE PLANCHER BASTempérature intérieure (°C)

OCCULTATION

Exemple : maison passive à Epernay (51) / deuxième quinzaine d’août

Tint ‐ avec occultation

TextTempérature (°C)

Tint – sans occultation

Réduction de température = 4 à 7 °C 

Epernay – les 8 jours les plus chauds

CONSIGNE DE TEMPERATURE

Période nocturne : 22 – 6 h

Période diurne :‐ Occupation : 6 – 22 h du samedi au dimanche, de 6 – 8 h puis 18 – 22 h du lundi au vendredi‐ Inoccupation : 8 – 18 h du lundi au vendredi

Exemple : 60 logements BBC à Hendaye (64)

Retour d’expérience

• Contexte – Conception architecturale

• Approche bioclimatique• Hypothèses de départ• Amélioration du bâtiment STD – PHPP

– Échange Bureau d’études thermique• Amélioration des performances• STD finale• Calcul RT

36 Logements à Châtellerault

Date : 2010‐2013Surface : 3.910 m² SHONMontant travaux : 7.100.000 eurosMaître d’ouvrage : Foncière Logement – Promoteur : TerracitésPhase : PRO en cours

Ambiance Balcon – Terrasse filant Concept de Double‐Peau Bioclimatique

Coupe Terrain

Approche bioclimatique:• Orientations du bâtiment• Recherche de vues• Agir dans son habitat – ouverture et 

fermeture des volets selon les saisons et l’ensoleillement (STD)

Hypothèses 3Mur extérieur (isolé par l’extérieur) : • Isolation fibres de chanvre et lin type Biofib Duo (ép. = 200 mm ; RCSTB = 4,85 m2.K/W) • Béton banché • Parement plâtre Mur sur local non chauffé (isolé par l’extérieur) : • Isolation fibres de chanvre et lin type Biofib Duo (ép. = 140 mm ; RCSTB = 3,40 m2.K/W) • Béton banché • Parement plâtre 

Siège de la UE au Burundi

Date : 2010‐2014Surface : 1.950 m²Montant travaux : 2.200.000 eurosMaître d’ouvrage : Union EuropéennePhase : DCE en cours

Vue intérieur du bâtimentÉclairage  naturel

Vue intérieur du bâtimentÉclairage  naturel

protections solaires

Etude bioclimatique du bâtiment

Etude d’éclairage naturel du bâtiment

Etude d’éclairage naturel pour les bureaux

Éclairage naturel – Volets transparents verre

Éclairage naturel – Volets Opaque blanc

Intérieur peint en blanc, jalousies transparentes, vitrages sans cadres diviseurs.

Etude d’éclairage naturel du bâtiment – l’impact de la couleur

Centre Régional d’Education Physique et SportiveAbymes ‐ Guadeloupe

Date : 2008‐2011Surface : 1.490 m²Montant travaux : 1.450.000 eurosMaître d’ouvrage : CREPSMission : Complète ‐ AR Architecture mandatairePhase : Chantier en cours

Plan CREPS R+1

Plan CREPS RDC

SIMULATON THERMIQUE REALISEE SUR DEUX BATIMENTS

• Le scénario d’occupation a été adapté à celui d’un bâtiment administratif

• Les apports de chaleur interne ont été évalués et pris en compte 

• Climatiseur installé : marque DAIKIN type VRV

• Le projet a été divisé en différentes zones à climatiser :‐Maison gardien‐ Zone de travail Sud‐ Zone de travail Nord‐ Salle de formation‐ Circulations

Le graphique ci‐contre présente les températures mini et maxi observable en Guadeloupe

a ‐ Construction traditionnelle  (bâtiment fictif)

• Toute la surface est climatisée• Les circulations sont intégrées à l’enveloppe thermique• Pas de mesures prises pour se protéger des apports solaires• La température de consigne a été abaissée à 24°C afin de limiter l’inconfort causé par le phénomène de paroi chaude (chaleur ressentie par rayonnement)

ZoneBesoin de 

climatisation (kWh)

Puissance à installer 

(kW)

Maison gardien 70 662 25Zone de travail sud 49 991 34Zone de travail nord 98 571 79Salle de formation 19 133 15

Circulations 57962 69Total bâtiment 295 728 223

Le coût d’une installation permettant de satisfaire ces besoins s’élève à environ 223 000 €

La maintenance d’une telle installation est estimée à 8 865 € par an

b – Bâtiment avec circulations ouvertes + protections solaires (bâtiment actuel)

ZoneBesoin de 

climatisation (kWh)

Gain Puissance à installer (kW)

Gain

Maison gardien 24 553 65% 14 44%

Zone de travail sud 13 726 72% 18 47%

Zone de travail nord 42 489 57% 45 43%

Salle de formation 7 454 61% 10 33%

Circulations ‐ 100% ‐ 100%

Total bâtiment 88 221 70% 87 61%

Le surcoût engendré par la mise en place des protections solaires est de 120 000 €

Le coût d’une installation permettant de satisfaire ces besoins s’élève à environ 150 000 €

La maintenance d’une telle installation est estimée à 5 103€ par an

Considérant le climat de la Guadeloupe tout au long de l’année, les circulations (usage temporaire) peuvent être ouvertes sur l’extérieur.

• Objectif : diminuer les besoins en climatisation• Le confort hygrothermique dans les circulations est assuré par une ventilation naturelle transversante optimisée• Image architecturale du projet

De plus, des protections solaires ont été installées (façade et surtoiture) afin de protéger le bâtiment des rayonnements solaires particulièrement forts en Guadeloupe (proche de l’équateur)

La température de consigne a ainsi été fixée à 26°C.

‐ €100 000 €200 000 €300 000 €400 000 €500 000 €600 000 €700 000 €800 000 €900 000 €

1 000 000 €

0 5 10 15 20 25

Bâtiment traditionnel

Bâtiment optimisé

Comparaison économique des deux options

Surcoût construction

Cout système de 

climatisation

Coût de lamaintenance

Besoins en climatisation

Puissance à installer

Option 1 0€(référence)

223 000 € 8 865 € 295 728 kWh 223 kW

Option 3 120 000 € 150 000 € 5 103 € 88 221 kWh 87 kW

Comparaison économique sur le long terme (20 ans) en prenant en compte l’évolution du prix de l’ énergie (+4%/an)

Prix au 01/07/2011 applicable en Guadeloupe 8,88 c€/kWh (H.P.) et 5,87 c€/kWh (H.C.)

Remarque : Après 15 ans, le système de climatisation et les ventelles seront complètement  remis à neuf

4 ans 

190 000 €

BILAN

Durant la conception du CREPS une réflexion innovante et efficace a été menée. Les caractéristiques climatiques du site (ensoleillement, vents dominants, température, humidité…) ont été prises en compte dans l’objectif d’obtenir un :

‐ Bâtiment à forte image architecturale intégré à son environnement‐ Confort thermique pour les utilisateurs inchangé‐ Réduction des coûts liés à l’installation d’un système de climatisation‐ Diminution des besoins en climatisation‐ Confort visuel optimal (risque d’éblouissement)

Bien qu’un surinvestissement initial de 40 000 € soit nécessaire, nous avons constaté que le retour sur cet investissement est assuré après une période de 4 ans. 

Après 20 ans et la réfection totale des ventelles et du système de climatisation les économies réalisées s’élèvent à 190 000 €.

Photo des ventelles façade Sud

PROJET DE MAISONS PASSIVESA EPERNAY

Associer efficacement‐qualité architecturale‐performance énergétique‐logique économique‐respect du programme de l’opération

BECICEBureau d’études techniques

6 maisons passives à Epernay

L’EQUILIBRE THERMIQUE

Déperditions dynamiquesVentilation double‐flux η > 80%

Perméabilité ‐> 0,6 vol/h sous 50 Pa

Déperditions statiquesA réduire !

Système de chauffageBesoins < 15 kWh / m²SRE

Apports solairesA maximiser !

(Attention au confort d’été)

Apports internesDonnées AMOES

MAISON L2

PLANS ARCHITECTES – PHASE APD

Plan du RDC Plan du R+1

DEPERDITIONS STATIQUES

TRAITEMENT DES PONTS THERMIQUES

Plan du RDC Coupe Nord / Sud

Coupe Ouest / Est

Chaque pont thermique doit être traité pour devenir quasi nul !!

DEPERDITIONS STATIQUES

TRAITEMENT DES PONTS THERMIQUES – PSI 3

Avant optimisation Après optimisation

Ψ = 0,435 W / (m.K) Ψ = 0,003 W / (m.K)

40 % d’économie sur la maison !! 

INERTIE THERMIQUE

Epernay – mois de septembre

Ventilation nocturne + inertie => Lissage des températures

Exemple : maison passive à Epernay (51) / mois de septembre

Isolation par dessus

Isolation par dessous

INERTIE PLANCHER BASTempérature intérieure (°C)

Dalle béton

Isolant

Gravier

OCCULTATION

Epernay – les 8 jours les plus chauds

Exemple : maison passive à Epernay (51) / deuxième quinzaine d’août

Tint ‐ avec occultation

TextTempérature (°C)

Tint – sans occultation

Réduction de température = 4 à 7 °C 

SYSTÈME DE CHAUFFAGE

CAHIER DES CHARGES : POELE A BOIS

Bûches ou granulés ? Poêle bouilleur ?

Granulés => proximité de vendeurs

Granulés => combustion moins polluante

Granulés => autonomie d’une semaine en moyenne

Batterie eau chaude sur réseau de ventilation ?

Production d’ECS ?

Base de calcul

Répartition : 15% AIR / 85 % EAU

SYSTÈME DE CHAUFFAGE

CAHIER DES CHARGES : POELE A BOIS

Séjour + Cuisine => près de 50 % des besoins

Hypothèse 1 => Chauffage séjour + cuisine par rayonnement, soit 15 % puissance poêle bouilleur

Hypothèse 2 => Chauffage reste de la maison par batterie eau chaude, soit 15 % puissance poêle bouilleur

Conclusion => Production d’ECS => 70 % puissance poêle disponibles

Calculs Résultats

Production d’ECS excessive => nécessité de décharger

Consommation électrique pompe alimentation batterie et ballon ECS

L’idéal aurait été la répartition de puissance suivante :‐ 70% chauffage / 30% ECS

MAISON L5

PLANS ARCHITECTES – PHASE APD

Plan du RDC Plan du R+1

Chambre 1 = point faible ?

SYSTÈME DE CHAUFFAGE

CAHIER DES CHARGES : POELE A BOIS

Séjour + Cuisine => seulement 26 % des besoins

Calculs Solutions envisagées

Solution 1 : échangeur Air / Air sur conduit fumées

‐Échangeur incompatibles avec bois granulés‐Risque de condensation des fumées

Chambre 1 => près de 40 % des besoins !!!

Solution 2 : prise d’air près du poêle et soufflage dans chambre

‐Consommation électrique (jusqu’à 50 W)‐Inconfort acoustique

Solution 3 : grille de transfert entre séjour et chambre

‐Perturbations des flux d’air de VMC‐Problèmes d’intimité

Solution 4 : ouverture des portes en journée…