Guide d'interactions energie_climat / Vol. 1 : Enveloppe by Elioth engineers, designers, inventors.

GUIDE D’INTERACTIONS ENERGIE_CLIMAT Volume 1 >>> Enveloppe

Cet ouvrage est réalisé par Elioth, département d’Egis Concept, filiale du groupe Egis et fait l’objet d’une commande interne pour le compte d’Egis Bâtiment . Il constitue le premier volume de la collection des guides d’Interactions Energie_Climat et a été préparé par l’équipe suivante : Directeur de publication : Raphaël Ménard Conception – rédaction : Paul Azzopardi Conception & design graphique : Amandine Juston Collaborations : Alice Lemasson Edoardo Tabasso Contacts : elioth@elioth.fr Impression : Imprimerie de la Centrale, Lens Ouvrage imprimé sur papier fabriqué à partir de fibres certifiées FSC (60% de fibres recyclées et 40%de fibres vierges). La certification FSC Mixed signifie que les fibres utilisées sont issues de forêts gérées de façon responsable, de sources contrôlées et de fibres recyclées.

Droits réservés (copyright) : © Une publication Egis // 2011 « Toute représentation ou reproduction intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite » (alinéa 1er de l’article L. 122-4 du Code de la Propriété intellectuelle). « Une représentation ou reproduction non expressément autorisée par l’auteur ou ses ayants droit ou ayant cause, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du Code pénal. » Numéro ISBN : 978-2-8760-2048-1 Dépôt légal novembre 2011

GUIDE D’INTERACTIONS ENERGIE_CLIMAT Volume 1 >>> Enveloppe

GUIDE D’INTERACTIONS ENERGIE_CLIMAT Volume 1 >>> Enveloppe Elioth_Groupe Egis

Enveloppe nf enveloppe [ɑ̃vlɔp] 1. [Litt.] Apparence d’une chose (le corps est l’enveloppe de l’âme) 2. [Anat.] Membrane entourant un organe 3. [Arch.] Ensemble des éléments d’un bâtiment en contact avec l’extérieur.

SOMMAIRE

INTRODUCTION >>>> 13

1.1 Avant-Propos >>>> 13 1.1.1 1.1.2 1.1.3

PRÉAMBULE >>>> 13 PHILOSOPHIE DU GUIDE >>>> 13 AVERTISSEMENT >>>> 13

1.2

Contexte >>>> 14

1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4

LES ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX >>>> 14 L’ENERGIE >>>> 14 LE CLIMAT >>>> 17 LES RÉGLEMENTATIONS ÉNERGÉTIQUES >>>> 23

1.3

L’enveloppe >>>> 25

1.3.1 1.3.2 1.3.3 1.3.4

ENVELOPPES & CONSOMMATIONS ÉNERGÉTIQUES >>>> 25 L’ENVELOPPE, INTERFACE ENTRE INTÉRIEUR ET EXTÉRIEUR >>>> 26 DEMARCHE DE CONCEPTION >>>> 28 TECHNOLOGIES D’ENVELOPPES >>>> 29

1.4

Méthodologie >>>> 36

1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4

CODES DE CALCUL >>>> 36 INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS >>>> 38 HYPOTHÈSES ET INVARIANTS D’ÉTUDE >>>> 39 SYSTEME DE REFERENCE ET VARIATION DES PARAMETRES >>>> 44

1.5

Guide de lecture >>>> 47

TYPOLOGIE I TERTIAIRE >>>> 51

2.1

IGH >>>> 51

2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5

GÉOMÉTRIE >>>> 51 DONNÉES DE CLIMAT INTÉRIEUR >>>> 51 ASPECTS TECHNIQUES & RÉGLEMENTAIRES >>>> 53 RÉSULTATS >>>> 54 SYNTHÈSE >>>> 60

2.2 CDT / ERP >>>> 65 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5

GÉOMÉTRIE >>>> 65 DONNÉES DE CLIMAT INTÉRIEUR>>>> 65 ASPECTS TECHNIQUES & RÉGLEMENTAIRES >>>> 67 RÉSULTATS >>>> 69 SYNTHÈSE >>>> 74

TYPOLOGIE II HEBERGEMENT >>>> 79

3.1

Hospitalier >>>> 79

3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4

GÉOMÉTRIE >>>> 79 DONNÉES DE CLIMAT INTÉRIEUR >>>> 79 ASPECTS TECHNIQUES & RÉGLEMENTAIRES >>>> 81 RÉSULTATS >>>> 88

3.2 Logement >>>> 93 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5

GÉOMÉTRIE >>>> 93 DONNÉES DE CLIMAT INTÉRIEUR >>>> 93 ASPECTS TECHNIQUES & RÉGLEMENTAIRES >>>> 95 RÉSULTATS >>>> 96 SYNTHÈSE >>>> 102

TYPOLOGIE III EQUIPEMENT >>>> 107

4.1 Scolaire >>>> 107 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5

GÉOMÉTRIE >>>> 107 DONNÉES DE CLIMAT INTÉRIEUR >>>> 107 ASPECTS TECHNIQUES & RÉGLEMENTAIRES >>>> 108 RÉSULTATS >>>> 110 SYNTHÈSE >>>> 116

ANNEXES >>>> 121

7.1

Bibliographie >>>> 121

7.1.1 7.1.2 7.1.3

LITTÉRATURE GÉNÉRALE >>>> 121 OUVRAGES DE RÉFÉRENCES >>>> 121 TEXTES RÉGLEMENTAIRES >>>> 122

7.2 Glossaire >>>> 126 7.2.1 DÉFINITIONS >>>> 126 7.2.2 ACRONYMES >>>> 132 7.2.3 PARAMÈTRES ET UNITÉS >>>> 133

INTRODUCTION

AVANT PROPOS

Introduction >> Avant propos

PRÉAMBULE Egis est un groupe d’ingénierie et de conseil intervenant dans les domaines de la construction d’infrastructures et des systèmes pour les transports, l’aménagement, l’eau, le bâtiment, le génie civil, l’énergie et l’environnement. Le groupe intervient également dans les métiers du montage de projets et de l’exploitation routière et aéroportuaire. La récente prise en compte des contraintes environnementales au sein des missions de maîtrise d’œuvre implique un accroissement de la complexité des projets. Ces nouvelles contraintes forment le défi que le groupe à décidé de relever en se dotant d’une cellule dédiée aux sujets complexes depuis déjà plus de cinq ans : la société Egis Concept // Elioth. D’autre part, le désir du groupe de sensibiliser ses collaborateurs et ses clients aux sujets d’innovation l’a poussé à réaliser la collection Guides Egis. Cet ensemble de publications a pour vocation de proposer des outils d’analyse et de dialogues entre ses partenaires et ses collaborateurs sur un sujet précis. L’Enveloppe, comme organe du bâtiment répondant aux enjeux climatiques et énergétiques de demain, constitue le premier volume de cette collection issue de l’expérience et du savoir faire du groupe.

PHILOSOPHIE DU GUIDE Le présent guide constitue un outil d’aide à la décision sur les choix de partis d’enveloppe* au regard des performances énergétiques, en phase amont des projets de bâtiment. Il s’adresse principalement aux Chefs de Projets bâtiment & Architectes désireux d’orienter leur projet vers une démarche de sobriété énergétique et de conception responsable.

AVERTISSEMENT Ce guide est établi par Elioth, filiale du groupe Egis et les informations qu’il contient restent la propriété du groupe. Le groupe Egis attire l’attention sur le fait que le guide ne pourrait se substituer à une mission de maîtrise d’oeuvre sur l’enveloppe. Les résultats et informations qu’il contient ne peuvent en aucun cas constituer de la part d’Elioth/Egis, une garantie de performance énergétique, un engagement de confort ou de consommation. A ce titre, Elioth/Egis ne pourrait être recherché en responsabilité en cas d’utilisation abusive autres que celles précitées. * police différente = définition du terme dans le glossaire

INTRODUCTION

CONTEXTE LES ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX Les dernières recherches publiées par le GIEC* ont permis de mettre en évidence la corrélation indéniable entre l’activité humaine et le réchauffement climatique terrestre. Les divers scenarii envisagés par le groupement font état d’une hausse de la température moyenne mondiale de 1.1 à 6.4°C d’ici la fin du siècle. Il est démontré dans leur rapport que ce réchauffement climatique est en grande partie dû aux émissions de gaz à effet de serre émis par l’activité de l’Homme. En France et à l’échelle du bâtiment, l’énergie consommée par nos édifices représentait en 2000 environ 45 % des consommations globales d’énergie finale, soit 25% des émissions de gaz à effet de serres (Source CITEPA) . L’amélioration des performances énergétiques des bâtiments est donc cruciale pour la réduction des consommations du territoire.

L’ENERGIE Pour pouvoir comprendre et s’approprier le présent document, il est important de définir les grandeurs présentes dans les diverses parties du guide. A ce titre, il fait l’objet d’un glossaire dont une partie concernant l’énergie est reprise dans le présent chapitre car elle constitue une base de pré-requis nécessaire à la compréhension de l’ouvrage : On distinguera alors au fil des pages quatre types d’énergie à savoir : _Energie Primaire = Ep _Energie Finale = Ef

_Energie Utile _Energie Grise

= Eu = Eg

Energie totale du bâtiment

C = Coefficient de conversion Ep/Ef η = rendement des systèmes énergétiques

* Signification des acronymes dans le glossaire

Energie utile L’énergie utile constitue la base de la chaîne énergétique. Elle exprime l’énergie

nécessaire pour combattre les déperditions du bâtiment et maintenir les conditions climatiques de confort imposées par les températures de consigne. Lorsqu’il s’agit d’énergie thermique, elle prend souvent l’appellation de «Besoins chaud» ou «Besoins froid». L’énergie utile dépensée est alors directement reliée à la performance de l’enveloppe. A titre d’exemple, pour ce qui est de l’énergie utile de chauffage, l’expression du bilan statique (c’est-à-dire sans prise en compte du retard inertiel) est la suivante : Euch = DS + DD + HD – AS – AI Où DS sont les déperditions statiques (par les parois), DD les déperditions dynamiques (par renouvellement d’air), HD les besoins d’humidification ou déshumidification, AS les apports solaires gratuits, et AI les apports internes liés à l’occupation et aux équipements. Elle constitue le filtre dit «passif» du bâtiment et s’exprime en kWheu/m²SHON.RT.an.

Energie finale finale correspond à la quantité d’énergie nécessaire aux systèmes thermiques pour combler les besoins. C’est donc par définition la somme de l’énergie utile et des pertes dues aux rendements des systèmes. La quantité d’énergie finale est donc généralement* supérieure à l’énergie utile et s’exprime de la manière suivante : L’énergie

Ef = Eu / (ηp x ηd x ηe) Où ηp, ηd, ηe expriment respectivement les rendements de production, de distribution et d’émission. Elle constitue le filtre dit « actif » et s’exprime en kWhef/m²SHON.RT.an. L’énergie finale sous-tend la définition du vecteur énergétique : électricité, gaz, bois, fuel etc., c’est pourquoi la somme des énergies finales n’a en général pas de sens.

Energie primaire L’énergie primaire est le troisième et dernier maillon de la chaîne énergétique. Elle

qualifie la source d’énergie utilisée pour fournir l’énergie finale et quantifie l’énergie nécessaire à la production d’ 1kWh. Elle est donc représentative du rendement de conversion moyen du « mix énergétique » national et s’exprime en kWhep/m² SHON.RT.an.

*Attention, une énergie finale peut être inférieure à un besoin : dans le cas de mise en place de PAC haute performance par exemple.

Introduction >> Contexte

Les coefficients de conversion utilisés dans ce document sont ceux présents dans la réglementation thermique 2012, à savoir : _Electricité _Gaz

: Ep/Ef = 2,58 : Ep/Ef = 1

La consommation d’énergie primaire liée à l’exploitation du bâtiment s’écrit Cep et constitue un des postes de l’ACV (ou Analyse de Cycle de Vie). On pourra alors distinguer pour l’ACV un Cn (bâtiment neuf) et un Cr (bâtiment réhabilité) ainsi qu’un Cnspé et Crspé pour les consommations spécifiques dites de process et non prises en compte dans la RT 2012 (respectivement neuf et réhabilité).

Energie Grise grise représente la quantité d’énergie nécessaire à la fabrication, ou déconstruction et recyclage des matériaux constitutifs du bâtiment et s’exprime en MJep/t de matériaux. On la nommera EGc pour la construction et EGr pour la réhabilitation. L’énergie

Analyse de cycle de vie L’analyse de cycle de vie d’un bâtiment ou d’un produit est une méthode de calcul

permettant la quantification de l’énergie nécessaire à la «Vie» du bâtiment ou produit. Elle s’exprime également en énergie primaire. Dans le cas d’un bâtiment, l’énergie primaire nécessaire (sur sa durée de vie) que l’on nommera ECVep est égale à : ECVep = EC + EGc + Cnconv. + Cnspe. + EGr + Crconv. + Crspe. + EGd Les différents «temps» du bâti sont alors exprimés par le graphique ci-dessous qui montre la tendance et le poids des différentes étapes sur le cycle de vie d’un bâtiment. EC

Cnconv. + Cnspe.

EGc

EGr

Crconv. + Crspe.

EGd

EXPLOITATION REHABILITATION

DEMOLITION

EXPLOITATION

CONCEPTION

CONSTRUCTION

Ans 2

10>20

Le présent guide n’a pas vocation à réaliser une analyse de cycle de vie de l’enveloppe mais plutôt d’informer sur les différentes grandeurs énergétiques rencontrées dans le métier du bâtiment.

Entrées météorologiques Les données météorologiques de références du modèle sont générées via le logiciel Meteonorm V6 à partir de données statistiques de températures extérieures de l’air et de rayonnement solaire global horizontal. Le fichier généré par pas de temps horaire est dit représentatif d’une «année moyenne». Caractéristiques du fichier climatique : _Station : Paris/Montsouris _Latitude : 48.8°N _Longitude : 2.33°E _Période statistique des températures : 1996 – 2005 _Période statistique du rayonnement global : 1981 - 2000 Les auteurs attirent l’attention du lecteur sur le fait que le fichier climatique de référence constitue une hypothèse forte du modèle de calcul. Aussi, les résultats présents dans ce guide sont totalement dépendants des données d’entrées climatiques et par essence, non transposables géographiquement. Les graphiques suivants représentent la répartition des températures sur l’année en nombre d’heures.

Source : International Weather for Energy Calculations (IWEC) Localisation : Orly (Val de Marne)

Source : Base Meteonorm 6.1 Localisation : Paris, Parc Montsouris Moyenne sur 1960-1990

Source : Base Meteonorm 6.1 Localisation : Paris, Parc Montsouris Moyenne sur 1996-2005

Nombre d’heures

Source : GIEC+ ELIOTH : Projection 2050 pour le scénario A2 Localisation : Maille de 50km sur Paris Température (°C)

Introduction >> Contexte

LE CLIMAT

Inégalités énergétiques vis-à-vis des climats Du fait de la dépendance des besoins aux conditions climatiques, la distribution et répartition chaud/froid présente de grandes disparités en fonction de la géographie. Les graphiques suivants montrent l’intérêt crucial de circonstancier les grands choix de partis d’enveloppe aux contraintes climatiques du site : c’est l’essence de la conception bioclimatique. Ci-dessous : Répartition chaud/froid dans diverses régions du globe (hors humidification/deshumidification) Page suivante : Cartographie, repartition géographique des besoins chauds et froids d’un IGH

300 280 260

. . . ... . .. . . . . ... . . .. . ... . . .. .... ..

Besoins en chaud en kWheu/m2.an

Khartoum

Besoins en froid en kWheu/m2.an

N’Djamena

240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40

Salvador

Colombo New Delhi Bombay Bangkok Phoenix Lagos

Hong Kong Alger Perth

São Paulo Nairobi Rome Tokyo Atlanta Mexico Bogota Buenos Aires Santiago Madrid Sydney Wellington

Ankara

Lima New York

Kansas City Varsovie

Bucarest Milan Seoul Paris Berlin Genève Londres Bruxelles

20 0

. 80

. .. . . . Montréal

Moscou Olso Helsinki

Anchorage Ekaterinbourg

Reykjavik 90

100

110

120

130

140

150

Coefficient de déperdition des parties opaques Uo 0.25 W/m².K Coefficient de déperdition des baies Uw 1.6 W/m².K Fraction vitrée fv 70 % Coefficient de déperdition moyen total Ut 1.4 W/m².K Facteur solaire été g* 40 % (couche de contrôle solaire seule) Facteur solaire hiver g 40 % Indice de perméabilité à l’air ip 1 vol/h moyen sur la hauteur Masque façade M 0 ° Surface façade / Surface utile C ~ 50 % Température de consigne mini Tm 19 °C (16°C hors occupation) Température de consigne maxi TM 26 °C (30°C hors occupation) Apports internes moyens AI 30 W/m² (5W/m² en veille) Taux de renouvellement d’air hygiénique n 1 vol/h (pdt occupation, 0 sinon) Occupation o 8h-18h Lundi - Vendredi

170

180

190

Ulan Bator

200

210

220

230

240

250

260

270

280

290

300

Yakutsk

310

19 Introduction >> Contexte

Hypothèses constructives « traditionnelles » dans le cas d’un bâtiment IGH plongé dans différents climats.

RÉPARTITION GÉOGRAPHIQUE DES BESOINS EN CHAUD ET EN FROID EN FONCTION DU CLIMAT DANS LE CAS D’UN IGH

120/39 Anchorage

80/10 Reykjavic

44/50 Vancouver

96/73 Montréal

48/99 New York 7/167 Phoenix

52/85 Kansas City 25/95 Atlanta

7/94 Mexico 0/221 Salvador

0/190 Cuba

14/89 Bogota

47/109 Lima 2/113 São Paulo

Besoins energétiques en KWheu/m2/an Chaud

22/77 Santiago 6/85 Buenos Aires

Froid

43/49 Lille

21/31 Brest

31/34 Le Havre

39/54 Paris

52/46 Strasbourg

32/43 Nantes

27/52 Bordeaux

52/44 Clermont-Ferrand 46/47 Lyon

29/57 Toulouse

France

20/75 Marseille

92/33 Oslo

98/32 Helsinki

0/136 Ekaterinbourg

105/35 Moscou

197/27 Ulan Bator 14/107 Rome 14/137 Alger

3/176 Le Caire 0/253 Nâ&#x20AC;&#x2122;Djamena

0/190 Nouakchott

23/61 Seoul

40/120 Ankara

23/106 Tokyo 0/199 Dubai

0/298 Khartoum

0/157 Lagos

0/192 Colombo

1/109 Nairobi

3/188 Harare

0/141 Hong Kong 0/180 Bangkok

0/199 Djakarta 4/176 Antananarivo 15/131 Perth

6/89 Le Cap

2/63 Sydney

Prospective à l’horizon 2050 - 2100 Les prévisions sur le changement climatique mises en évidence par les travaux du GIEC font état d’une hausse de la température moyenne mondiale de 1.1 à 6.4°C d’ici la fin du siècle. A ce titre, un impact conséquent sur les consommations (plus précisément sur les DJU) de chaleur et de rafraîchissement ainsi que sur le confort des occupants d’un bâtiment est à prévoir. Aussi, la conception des enveloppes jouera vraisemblablement un rôle crucial dans la capacité de résilience du cadre bâti face à ces phénomènes climatiques. Les graphiques suivants présentent 2 des scénarios A2 et B2 (l’un intense, l’autre modéré) du GIEC à l’horizon 2050 et 2100, ainsi que la variation d’indicateurs climatiques en fonction de ces scenarios. Emissions globales de CO2 (GtC/an) Source GIEC

CO2 40 30

Intense

20 B2

Modéré

0 1990

2010

2030

Indicateurs climatiques : 2050 Etat initial

2050

2070

2090

Prévisions : Evolution 2050 > 2100

LES RÉGLEMENTATIONS ÉNERGÉTIQUES

La refonte de la directive européenne sur la performance énergétique des bâtiments de 2010 trouve son application en France dans la réglementation thermique 2012 au travers des certificats de performance énergétique.

Introduction >> Contexte

Les labels En parallèle de cela, se mettent en place plusieurs labels de certification de bâtiments à basse consommation ou bâtiments passifs. A la date de publication de ce guide les principaux labels présents sur le territoire français et applicables au tertiaire, à l’hébergement et à certains équipements sont : _BBC Effinergie _Minergie Standard _Minergie Passif _Passivhaus Nota : Nous attirons l’attention du lecteur sur le fait que les performances imposées et affichées par ces différents labels ne sauraient être directement comparables du fait d’une comptabilité énergétique différente notamment dans : _le périmètre des usages conventionnels labélisés _la surface de référence considérée pour le calcul _le type d’énergie utilisé sur les indicateurs de performances (Eu, Ef, Ep) _les rapports Ef/Ep pour les différents types d’énergie et notamment la comptabilité EnR _la prise en compte de l’énergie grise (évolution future du label Minergie)

Focus sur la Réglementation Thermique en France Pour les Permis de Construire déposés à partir du 28 octobre 2011, la Réglementation Thermique 2012 est applicable à tous les bâtiments neufs du secteur tertiaires, public, et les bâtiments à usage d’habitation en zone ANRU. Les usages concernés nommés usages conventionnels sont alors les suivants : _Chauffage _Refroidissement _Ventilation & auxiliaires _Eclairage _Eau chaude sanitaire L’unité des consommations par poste est le kilowattheure d’énergie primaire par mètre carré de surface hors œuvre nette RT par an noté kWhep/m²SHON RT.an. Le niveau de consommation conventionnelle en énergie primaire du bâtiment est nommé Cep. Pour respecter la réglementation, ce coefficient doit être inférieur au Cepmax défini par les textes. Le passage de la RT 2005 à la RT 2012 change le mode de calcul de la consommation énergétique du bâtiment. Le calcul qui autrefois était réalisé en valeur relative (vis-à-vis d’une valeur de référence) fait aujourd’hui place à un calcul en valeur absolue. A titre d’exemple comparatif, pour une tour située dans le quartier de la Défense* : - RT2005 - BBC RT 2005

Cref Cref – 50%

~ 160 kWhep/m²SHON.an ~ 80 kWhep/m²SHON.an

- RT2012

Cmax

~ 125 kWhep/m²SHON RT.an

Ainsi, un projet labélisé BBC suivant la RT 2005 (–50%) correspondra en RT 2012 à un Cmax – 35 %. Les valeurs des paramètres utilisés dans le présent guide sont établies en lien avec la Réglementation Thermique 2012. Pour autant les calculs de consommations réalisés dans ce guide ne constituent pas un calcul réglementaire étant donné le moteur de calcul utilisé. * pour un IGH situé en zone de bruit BR2 ou BR3.

INTRODUCTION

L’ENVELOPPE Le présent chapitre n’a pas vocation à rappeler les principes de l’architecture bioclimatique qui ici sont supposés connus. Ainsi, le lecteur pourra se référer aux ouvrages référencés dans la bibliographie pour plus d’informations sur le sujet.

ENVELOPPES & CONSOMMATIONS ÉNERGÉTIQUES Une démarche de réduction des consommations énergétiques doit s’articuler suivant le triptyque : _Réduction des besoins (objet du présent guide) _Augmentation de l’efficacité des systèmes _Production d’énergies renouvelables Il s’agit donc de travailler à la sobriété énergétique du bâti avant même de réfléchir aux systèmes de production et de distribution d’énergie. Le travail sur l’enveloppe du bâtiment devient alors une priorité pour répondre aux enjeux énergétiques et climatiques. Ce guide d’aide à la conception des enveloppes permettra ainsi au Chef de Projet et à l’Architecte de suivre les bonnes directions en phase d’esquisse afin de garantir les éxigences imposées par les différents programmes et référentiels environnementaux.

REDUIRE LES BESOINS EU

AUGMENTER L’EFFICACITE DES SYSTEMES EF

UTILISER LES ENR EP

Introduction >> L’enveloppe

L’ENVELOPPE, INTÉRFACE ENTRE INTÉRIEUR ET EXTÉRIEUR Les choix de partis d’enveloppes n’influent pas seulement sur les consommations énergétiques des locaux mais également sur le niveau de confort de ces derniers. On distingue particulièrement : _Le confort hygrothermique _Le confort visuel _Le confort acoustique _le confort olfactif Aussi, les enveloppes agissent telles de véritables filtres vis-à-vis des conditions climatiques extérieures de manière à garantir le confort intérieur et la qualité de l’air hygiénique.

A ce titre la bonne prise en compte de l’environnement du projet est cruciale pour la détermination des grands choix de partis.

Fraction vitrée

Max global horizontal 1000 W/m²

Critères intérieurs

20 – 30 W/m² shon

fv = 30-70 %

Protection solaire g*

Ciel couvert 10000 lux 2000 cd/m²

Ciel clair

70000 lux 10000 cd/m²

= 10-20%

300 lux

Transmission lumineuse τ

= 60 – 80 %

Anti-éblouissement

Distribution des luminances (uniformité) 1 : 5 : 10

Isolation thermique opaque Uo = 0.1 -> 0.3 W/m².K

Isolation thermique vitrage Température Θ ext = - 5° -> 30°

Ug = 1.0 -> 1.4 W/m².K Uw = 1.2-> 1.6 W/m².K U = 0.6 -> 1.4 W/m².K tf

Température (ambiance) Hiver Θ h = 19°C -> 20°C Été Θ e = Θ ext -5°C max. 28°C

Masse inertielle = 0-> 5 W/m²K iv = 40%-> 80%

Eléments décentralisés

Aéraulique interne vi = 0 -> 1m/s

Aéraulique externe ve = 0 -> 20 m/s

Ventilation naturelle = 0 -> 5 Vol/h

Perméabilité i4 = 0,8 -> 1,7 m3 h/m² faç.

Isolement acoustique Bruits extérieurs Niveau sonore L = 30 -> 90 dB (A)

Infiltration ip

= 0.1 -> 1 vol/h

R = 30 -> 50 dB

Ambiance intérieure Niveau sonore

Absorption acoustique

L = 30 -> 40 dB (A)

R = 5 -> 10 dB

27 Introduction >> Enveloppe

Rayonnement solaire

Enveloppe

Composantes extérieures

DÉMARCHE DE CONCEPTION Lorsque l’on conçoit les enveloppes, il est nécessaire de comprendre que les paramètres de conception ne peuvent être totalement décorrélés les uns des autres. Typiquement, on peut citer les interactions suivantes : Une variation du facteur solaire g affecte inévitablement la transmission lumineuse τ et vice versa. L’ajout d’ouvrants spécifiques de ventilation naturelle implique une légère dégradation de l’étanchéité à l’air ip. La variation de la fraction vitrée fv impacte directement le coefficient de déperdition moyen total de la façade Utf ainsi que l’étanchéité à l’air ip au second ordre. L’abaissement du coefficient de déperdition moyen total peut impliquer une dégradation de la transmission lumineuse t et du facteur solaire g* dans le cas d’un changement de technologie (passage de double à triple vitrage par exemple).

Utf

τ Intéraction forte au premier ordre Intéraction unilatérale au premier ordre Intéraction unilatérale au second ordre

Façade Porteuse / Voile percé : >>> SIMPLE PEAU : FP_SP Châssis unitaire sur pré cadre / menuiseries en bande Une façade est dite porteuse lorsqu’elle contribue au système structurel du bâtiment par l’intermédiaire de parties maçonnées. Elle est généralement réalisée à partir d’un voile percé sur lequel des châssis fixes ou ouvrants sont rapportés. Les parties opaques des ces façades sont le plus souvent revêtues d’un complexe d’isolation (extérieure), d’étanchéité et de parement. Les principaux parements rencontrés sont de type enduit, bardages, briquettes, éléments agrafés ou cassettes rapportées.

Chassis Eléments verriers Précadre Parement Isolation Allège pleine Retombée de poutre

Simple vitrage extérieur (monolithique ou feuilleté)

Orifices de respiration

29 Introduction >> Enveloppe

TECHNOLOGIES D’ENVELOPPES

>>> DOUBLE PEAU : FP_DP Technologie respirante : FP_DP_R Une façade est dite respirante par opposition à isolante ou ventilée lorsque la lame de gaz située entre les deux parties vitrées peut communiquer avec l’extérieur par l’intermédiaire d’orifices. Cette communication sert à l’équilibrage des pressions entre la lame de gaz et l’extérieur. Les propriétés thermiques sont alors quelques peu dégradées vis-à-vis d’une technologie isolante. Technologie ventilée : FP_DP_V

Chassis Eléments verriers

Une façade est dite ventilée par opposition à respirante ou Précadre isolante lorsque la lame de gaz Parement située entre les deux parties vitrées fait l’objet d’une ventilation (mécanique ou naturelle). Isolation Cette ventilation se fait : Allège pleine Retombée de Soit par des prises d’air en partie basse et extraction vers l’intérieur enpoutre partie haute (cas des façades dites actives et donc ventilées mécaniquement) Soit par des prises d’air en partie basse et extraction vers l’extérieur en partie haute (cas des façades ventilées naturellement). Les propriétés thermiques sont alors quelques peu dégradées vis-à-vis d’une technologie isolante. Simple vitrage extérieur (monolithique ou feuilleté)

Chassis les pertes thermiques dues à la respiration et à la ventilation, ces technoloPour compenser verriers gies sont laEléments pluspart du temps montées en Double Peau. Cette dernière est alors constituée d’un élément de remplissage verrier isolant devant lequel sera rapporté un simple vitrage. Précadre Parement Isolation Allège pleine

Retombée de poutre

Technologie respirante : FP_DP_R

Simple vitrage extérieur (monolithique ou feuilleté)

Orifices de respiration

Technologie ventilée : FP_DP_V

Grille de ventilation haute (extraction)

Simple vitrage extérieur (monolithique ou feuilleté)

Orifices de respiration

Grille de ventilation haute (extraction)

Grille de ventilation basse (prise d’air)

>>> SIMPLE PEAU : MR_SP Une façade est dite de type mur rideau lorsque les parties qui la composent ne participent pas à l’efficacité structurelle du bâtiment. (Les charges étant transférées à la fondation principale par des raccordements aux planchers ou aux colonnes du bâtiment). Les panneaux sont donc appuyés, étage par étage, sur un squelette fixe. Elle est constituée de matériaux de faible masse et se décompose en différentes parties distinctes à savoir : Les supports : formant l’ossature supportant l’ensemble de cette façade légère (généralement métalliques) Les éléments de remplissage : verriers (simple, double ou triple vitrage) et opaques (panneaux sandwich, shadow box…)

Patte d’attache Elément de remplissage verrier Elément de remplissage opaque (verre + tôle + isolation) Dalle

Verre extérieur (monolithique ou feuilleté)

Orifices de respiration

Introduction >> Enveloppe

Mur Rideau :

>>> DOUBLE PEAU : MR_DP Technologie respirante : MR_DP_R Une façade est dite respirante par opposition à isolante ou ventilée lorsque la lame de gaz située entre les deux parties vitrées peut communiquer avec l’extérieur par l’intermédiaire Patte d’attache de d’orifices. Cette communication sert à l’équilibrageElément des pressions entre la lame de gaz et remplissage verrier l’extérieur. Les propriétés thermiques sont alors quelques peu dégradées vis-à-vis d’une technologie isolante. Elément de Technologie ventilée : MR_DP_V

remplissage opaque (verre + tôle + isolation)

Dalle

Une façade est dite ventilée par opposition à respirante ou isolante lorsque la lame de gaz située entre les deux parties vitrées fait l’objet d’une ventilation (mécanique ou naturelle). Cette ventilation se fait : Soit par des prises d’air en partie basse et extraction vers l’intérieur en partie haute (cas des façades dites actives et donc ventilées mécaniquement) Patte d’attache Soit par des prises d’air en partie basse et extraction vers l’extérieur en partie haute (cas des Elément de façades ventilées naturellement). remplissage verrier Les propriétés thermiques sont alors quelques peu dégradées vis-à-vis d’une technologie isolante. Elément de remplissage opaque (verre + tôle + isolation)

Verre extérieur Pour compenser les pertes thermiques dues à la respiration et à la ventilation, ces technolo(monolithique ou feuilleté) gies sontDalle la pluspart du temps montées en Double Peau. Cette dernière est alors constituée d’un élément de remplissage verrier isolant devant lequel sera rapporté un simple vitrage. Orifices de respiration

Technologie respirante : MR_DP R

Verre extérieur (monolithique ou feuilleté)

Technologie ventilée : MR_DP V

Grille de ventilation haute (extraction) Grille de ventilation basse (prise)

Orifices de respiration

Grille de ventilation haute (extraction) Grille de ventilation basse (prise)

Elément de remplissage

Les façades rideaux traditionnelles sont constituées d’éléments verticaux (les montants) et d’éléments horizontaux (les traverses) assemblés entre eux . Les éléments de remplissage (vitrages et panneaux isolants) sont fixés à l’aide de profilés serreurs. Le vissage s’effectue au travers d’intercalaires en matière isolante destinés à réduire les ponts thermiques. La finition extérieure de l’ensemble est assurée par des capots laqués horizontaux et verticaux clipsés sur les profilés serreurs . VEA Le VEA ou Vitrage Extérieur Attaché / Agrafé est une technologie non traditionnelle mettant en œuvres des vitrages percés, maintenus par un système de fixations métalliques ponctuelles. Les éléments verriers sont alors en verre feuilleté Les fixations transmettent à l’ossature les efforts apportés par les charges du vent, de la neige et du poids propre des vitrages. La mise en œuvre du verre peut se faire sur toutes sortes de supports : _ sur structure béton _ sur raidisseurs en verre

_ sur charpente métallique _ sur ossature en câbles

On utilise généralement deux types d’agrafes : 1. Une agrafe équipée d’une rotule. 2. Une agrafe en encastrement avec le verre. Les attaches sont des pièces en acier inoxydable moulées ou usinées ou en tôle d’acier pliée qui font la liaison entre le verre et l’ossature. VEC Le VEC ou Vitrage Extérieur Collé est une technique où le verre est mis en œuvre comme parement extérieur. Il est fixé par collage sur un cadre démontable. Cette colle, structurelle, permet de transmettre aux éléments d’ossature les charges climatiques et le poids des vitrages. Les critères de qualité du VEC sont : _La résistance mécanique et la stabilité _La sécurité en cas d’incendie _La garantie des conditions d’hygiène, de santé et d’environnement satisfaisantes _La sécurité d’utilisation _La protection contre le bruit _Les économies énergie et l’isolation thermique.

33 Introduction >> Enveloppe

Technologie traditionnelle pare-closé ou VEP

COMPATIBILITE La matrice de compatibilité illustre la réduction du champ des possibles en fonction des choix de partis d’enveloppe (contraintes architecturales), des paramètres de conception (contraintes technologiques) et de typologie (contrainte programmatique).

COntraintes

Contraintes Contraintes architecturales programmatiques

Contraintes technologiques

Utf

En effet, l’ensemble des combinaisons des divers paramètres d’enveloppe est limité par les différentes technologies et les contraintes du projet.

IGH

1,4

1,0

0,6

1,4

1,0

0,6

1,4

1,0

0,6

FP_SP

MR_SP

* Applicable également pour des façades dites cadres

FP_DP_R

FP_DP_V MR_DP_R* MR_DP_V*

_Aéraulique du projet particulière ? _Ventilation naturelle souhaitée ? _Enjeu de perméabilité ?

Utf

_Contexte acoustique particulier ? _Entretien, hygiène, maintenance ?

Non IGH

1,4

0,5

1,0

0,5

1,0

0,5

1,0

0,5

1,0

0,3

1,4

0,5

1,0

0,5

1,0

0,5

1,0

0,5

1,0

0,3

1,4

0,5

1,0

0,5

1,0

0,5

1,0

0,5

1,0

0,3

FP_SP

MR_SP

* Applicable également pour des façades dites cadres

FP_DP_R

FP_DP_V MR_DP_R* MR_DP_V*

35 Introduction >> Enveloppe

De manière à prendre en compte les spécificités dues à la grande hauteur, on distingue le choix de technologies d’enveloppe suivant deux groupes programmatiques. L’un comporte les IGH (sites venteux) et l’autre les Non-IGH :Les matrices de compatibilité suivantes sont d’ordre général et sont à reconsidérer au cas par cas suivant les spécificités du projet. Cependant elle constitue un outil d’aide à la décision utile en phase d’esquisse et d’avant projet pour le choix d’une typologie. Egalement, afin de nuancer l’analyse, les paramètres suivants devront être considérés :

INTRODUCTION

METHODOLOGIE CODES DE CALCUL Clim’Elioth Les calculs relatifs aux consommations de chauffage, de refroidissement et de ventilation sont réalisés à l’aide de notre logiciel propriétaire Clim’Elioth_6.0. Le calcul est de type thermique dynamique monozone permettant d’analyser en phase amont les performances énergétiques de tout type de volume homogène dont le climat est contrôlé. Cette analyse fournit sur la base : _D’un fichier météorologique représentatif _Des paramètres techniques et d’usage du bâtiment Une approche des besoins chauds et froids en évaluant les bilans d’énergies associés : _Aux déperditions d’enveloppes _Aux apports solaires et internes _Au renouvellement d’air _A l’inertie thermique du bâti

Clim’Elioth : tableau de bord énergétique

Les calculs relatifs aux consommations d’éclairage sont réalisés à l’aide du moteur de calcul Radiance. Développé par le LBNL (laboratoire de l’université de Berkeley en Californie), Radiance est considéré comme le code de calcul faisant autorité pour la mise en évidence des phénomènes lumineux naturels et artificiels. Il s’appuie sur les lois de l’optique (réflexion, diffusion, diffraction…) pour décrire de manière physique l’ambiance lumineuse d’un espace par la méthode des lancés de rayons inversés en radiosité. Le calcul des consommations d’éclairage artificiel prend donc en compte l’éclairage naturel, au travers du calcul de l’autonomie moyenne, en fonction de la stratégie de gestion adoptée.

Radiance : rendu photo réaliste

Radiance : iso valeurs d’éclairement (lux)

37 Introduction >> Enveloppe

Radiance

INTERPRÉTATION DES RÉSULTATS Les calculs sont conduits sur des locaux aux dimensions caractéristiques des différentes typologies programmatiques. Dans un souci de comparaison des différentes variantes d’enveloppe, l’étude est menée de manière paramétrique Ceteris paribus sic stantibus (Toutes choses étant égales par ailleurs). Nota : L’exercice de la modélisation consiste à proposer une représentation du réel par des outils mathématiques. Cette représentation passe nécessairement par une simplification ou une approximation statistique. Autant les caractéristiques physiques théoriques des matériaux ou les grandes données géométriques peuvent être approchées avec une grande fiabilité, en revanche, la qualité de la pose, les usages des exploitants et des occupants ou la réalité de la météorologie sont plus complexes à caractériser. Besoins (kWh/m2.an) 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0

A.I. opt. ?

Apports Internes (W/m2)

Besoins : Chaud (kWh/m2.an) Besoins : Froid (kWh/m2.an) Besoins totaux (kWh/m2.an)

Pour ces raisons, les simulations numériques proposées dans le cadre de ce guide doivent être considérées sur l’intervalle de confiance correspondant à l’état de définition du projet.

Conditions aux limites Les modèles de calcul sont établis sur la base de données d’entrée caractéristiques des typologies de programme et d’enveloppe. De manière générale, le local de calcul est assimilé à un parallélépipède présentant une seule façade autorisant les échanges thermiques extérieur/intérieur, les conditions aux limites sont donc les suivantes : Façade Parois latérales Plancher Plafond

1 2, 3, 4 5 6

échange thermique, sans* masse inertielle mobilisable adiabatique, sans masse inertielle mobilisable adiabatique, sans**/avec masse inertielle mobilisable adiabatique, avec masse inertielle mobilisable

P B

6 1 3 4 2 5

Attention : La configuration cloisonnée affecte les valeurs d’éclairage naturel, aussi la valeur de consommation correspondant au cas cloisonné figure entre parenthèse dans la cartographie synthétique de la typologie « bâtiment tertiaire ».

* La masse apportée par la façade est considérée comme nulle du fait du faible poids des surfaces vis-à-vis des planchers (hypothèse conservative). * * L’inertie du plancher est considérée non mobilisable dans les typologies tertiaires du fait de la nécessité à minima d’un faux-plancher pour des raisons techniques (hypothèse conservative).

Introduction >> Méthodologie

HYPOTHÈSES ET INVARIANTS D’ÉTUDE

Paramètres communs à l’ensemble des typologies programmatiques Albedo moyen ρm 0.2 Orientation O moy * Capacité calorifique des masses inertielles Cv 1800000 J/m³.K Coefficient de déperditions des parties opaques Uo 0.25 W/m².K Coefficient de déperditions des sols et toitures Us,t 0.25 W/m².K Coefficient de déperditions des baies SP Coefficient de déperditions des baies DP_V Coefficient de déperditions des baies DP_R Facteur solaire du vitrage simple ext. Transmission lum. du vitrage simple ext. Taux de récupération de chaleur Efficacité prod/distrib/emiss. de chaleur Efficacité prod/distrib/emiss. de froid

Uwsp 1.6 W/m².K Uwdp_v 1.4 W/m².K Uwdp_r 1.2 W/m².K gm 80% Τm 90% ηrc 80% ηg 80% EER 2.5

* Le bâtiment est simulé sur l’ensemble des orientations (de 0° a 360° par pas de 45°), la valeur du besoin retenu est alors la moyenne des besoins par orientation.

Les modèles de calcul sont établis sur la base de données d’entrée caractéristiques des typologies de programme et d’enveloppe. Géométrie : Masque façade M ° Hauteur dalle à dalle hdd m Trame constructive t m Largeur de façade l m Profondeur du local d’étude p m Largeur de circulation lc m Surface utile Su m² Hauteur sous plafond hsp m Surface façade / Surface utile C % Surface de toiture St m² Surface au sol Ss m² Volume utile Vu m³ Données de climat intérieur : Température de consigne mini Tm °C Température de consigne maxi TM °C Température mini hors occupation Tmh °C Température maxi hors occupation TMh °C Apports internes moyens AI* W/m² Apports internes moyens hors occupation AIh W/m² Puissance d’éclairage installée Pe W/m² Taux de renouvellement d’air hyg. n vol/h Taux de renouvellement d’air hyg. hors occup. nh vol/h Consommation des ventilateurs v Whef/m3 ** Consommation des auxiliaires cx % Occupation o heure / jour * La chute d’apports internes due à une gestion automatisée de l’éclairage est considérée comme une variation du second ordre, à ce titre, elle est négligée. ** Hypothèse de double flux en base

41 Introduction >> Enveloppe

Paramètres variants ≡ Programme

Paramètres variants ≡ Enveloppe fv Fraction vitrée % Coefficient de déperdition moyen total U * W/m².K g* Facteur solaire été % Facteur solaire hiver g % Transmission lumineuse % ip Indice de perméabilité à l’air vol/h tf

Pour les différents scénarios simulés, les paramètres d’enveloppe prennent les valeurs discrètes suivantes : fv Utf g*

(%) 30 50 70 (W/m².K) 1.0 1.4 (%) 10 20 (%) 70 80 (vol/h) 1/0.6 0.5/0.3

Pour ce qui est de la corrélation entre g (facteur solaire d’hiver) et τ, on considère que la sélectivité S= τ /g n’est pas constante. Plus la transmission lumineuse du vitrage est élevée moins le contrôle solaire est important. Les modèles de vitrages pris en compte sont donc les suivants : (%) 80 70 60 g (%) 60 40 30 S - 1.35 1.75 2 Les facteurs solaires d’été résultants g* sont fonction de la présence de protection solaire en partie intérieure ou extérieure (les protections solaires sont considérées comme potentiellement mobiles sur l’ensemble des orientations).

*En fonction de la technologie d’enveloppe, Utf représente la moyenne des Uo et Uw pondérée par les surfaces respectives dans le cas de façades porteuses ou Ucw dans le cas de mur rideau (cf glossaire pour plus de détail sur la définition des grandeurs).

Coefficient d’échange inertiel moyen hc W/m².K iv Part d’inertie vue % Taux de renouvellement en ventil. nat diurne vol/h Taux de renouvellement en ventil. nat. nocturne vol/h Gestion de l’éclairage ge man / on:off / gradable * Le coefficient d’échange inertiel moyen est influencé par les vitesses d’air intérieur venant «lécher» la sous-face du plancher haut. L’ouverture des faux-plafond et la ventilation naturelle sont donc les deux paramètres principaux caractérisant hc. La part d’inertie vue est influencée par l’ouverture des faux-plafonds pour mobiliser les maçonneries (de manière conservative, seule l’ouverture du faux-plafond sera considérée comme réalisable du point de vue technique). Les taux de renouvellement de ventilation naturelle diurne et nocturne sont estimés en fonction de l’expérience du groupe sur le sujet pour le climat parisien en zone urbanisée. Les différents paramètres systèmes prennent alors les valeurs discrètes suivantes (Cf p.127 pour la définition des acronymes): BASE VN_D VN_D + i50 VN_D + i100 VN_D_N + i100

(W/m².K) 0 0 3 5 5

(%)

(vol/h)

0 0 50 80 ** 80

0 1 1 1 1

0 0 0 0 1

manuelle on/off on/off gradable gradable

* La gestion de l’éclairage se fait de manière manuelle, par sonde de luminosité ambiante on/off ainsi que par sonde de luminosité avec gradation suivant la variante considérée. ** La surface de plancher haut n’est en réalité jamais libre à 100% dans le cas d’un traitement acoustique alternatif (par ex baffles absorbantes suspendues ou sous couche absorbante).

43 Introduction >> Enveloppe

Paramètres variants ≡ Systèmes passifs

SYSTEME DE REFERENCE ET VARIATION DES PARAMETRES Combinaison de référence Enfin, la combinaison de référence à partir de laquelle les études paramétriques sont menées est la suivante : Enveloppe g* (%) ip (vol/h) fv (%) U (W/m².K) (%) BASE 70 1.4 20 70 1/0.5 tf

Systèmes passifs

BASE

(W/m².K)

(%)

(vol/h) 0

manuelle

Dans un souci de limitation du nombre de simulations, les études paramétriques sont menées par « empilement des paramètres » c’est-à-dire ; de la situation énergétique la plus dégradée jusqu’à la plus favorable. Ceci pour les 3 valeurs de fractions vitrées (grandeur d’entrée à forte implication architecturale). Il en résulte un ensemble de 3 matrices [5 x 5] représentant des situations caractéristiques pour un total de 75 simulations par typologie programmatique.

Sens de variation des paramètres Tableau ci-contre

La variation attendue des paramètres de sortie en fonction des paramètres d’entrée est la suivante : Par ligne, si

Augmente

varient (augmente ou diminue).

Comportement difficilement prédictible dépendant des cas Chaud

Froid

Eclairage

Ventilation

Sorties : postes énergétiques

Utf

Entrées : systèmes passifs

45 Introduction >> Enveloppe

Entrées : enveloppe

Sorties : postes énergétiques

Sens de variation du poste de consommation :

A chaque incrément d’un paramètre (enveloppe ou système) les besoins ou consommations évoluent. Les flèches colorées triangulaires traduisent le sens de variation du poste énergétique.

Résultats : Valeur du poste éclairage dans le cas cloisonné Somme pondérée en Énergie Primaire sur les postes considérés Valeur du poste énergétique considéré

Rappel légende :

Fraction vitrée

hc Coefficient d’échange inertiel moyen

Utf

Coefficient de déperdition moyen total

iv Part d’inertie vue

Facteur solaire été

Taux de renouvellement en ventilation naturelle diurne

Transmission lumineuse ip

Indice de perméabilité à l’air

Taux de renouvellement en ventilation naturelle nocturne

ge Gestion de l’éclairage

Éclairage en Énergie finale

Besoins en chaud en Énergie utile

Besoins en froid en Énergie utile

Ventilation en Énergie finale

Typologie programmatique

Fraction vitrée

TERTIAIRE >> IGH

50%

RESULTATS

Systéme_BASE

Utf

1,4







Utf

1,0

Utf

1,0

Utf

1,0



Utf

1,0

0,6

Chaleur Froid Besoins Ventilation Consommations

Utf





















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

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

 

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

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

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



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 fv









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

 fv





Introduction >> Guide de lecture















Éclairage

Man. = Manuelle

man.

Grad. = Gradable

La somme en énergie primaire est calculée sur la base d’un bâtiment chauffé/refroidi (η = 80% / EER = 2,5) Pour l’éclairage, la valeur noircie correspond au cas cloisonné.

Notas et précisions

Performance croissante

TYPOLOGIES ÉTUDIÉES Le guide propose d’étudier différentes variantes d’enveloppe sur les typologies programmatiques suivantes :

TYPOLOGIES PROGRAMMATIQUES

TERTIAIRE

IGH**

CDT**(≈R+6)

HEBERGEMENT

HÔPITAL

*immeuble de grande hauteur **bâtiment repondant au code du travail

LOGEMENT

EQUIPEMENT

GROUPE SCOLAIRE

TERTIAIRE

IGH

GÉOMÉTRIE : BUREAU DEUX TRAMES STANDARD l t

hdd

Tertiaire >> IGH

P Sf Vu Su

hsp

Masque façade M 0° Hauteur dalle à dalle hdd 3.6 m Trame constructive t 1.35 m Largeur de façade (2 trames) l 2.7 m Profondeur du local d’étude p 5.50 m Largeur de circulation lc 1.5 m Surface utile Su ~20 m² Hauteur sous plafond hsp 2.7 m Surface façade / Surface utile C ~ 50% Surface de toiture St nulle* Surface au sol Ss nulle* Volume utile Vu ~ 50 m³

DONNÉES DE CLIMAT INTÉRIEUR Température de consigne mini Température de consigne maxi Température mini hors occupation Température maxi hors occupation Apports internes moyens Apports internes moyens hors occupation (veille) Puissance d’éclairage installée Taux de renouvellement d’air hyg. Taux de renouvellement d’air hyg. hors occup. Consommation des ventilateurs et auxiliaires Consommation des auxiliaires

Tm TM Tmh TMh AI AIh Pe n nh v cx

19°C 26°C 16°C 30°C 30** W/m² 5 W/m² 10 W/m² 1*** vol/h 0 vol/h 1 Whef/m3 **** +25% sur ventilation

*Suppression des «effets de bord» en faisant l’hypothèse de faible contribution des déperditions dues à la toiture et au sol dés lors que la typologie est supérieure à environ 7 niveaux pour une erreur sur les déperditions totales inférieure à 10%. **2PC @ 110 W + 2pers @ 80W + Pecl @ 50% 5W/m² moyen > 30 W/m² et 5W/m² veilles diverses. ***Débit hygiénique : 2pers @ 25 m3/h/p. ****Hypothèse de double flux en base

Nota Dans le cas particulier de l’IGH, la perméabilité de l’enveloppe prendra usuellement la valeur moyenne de 1 vol/h sur la hauteur, représentant l’équivalent de 1.7m3/h/m² de façade en niveau inférieur. La sensibilité des résultats vis-à-vis de la perméabilité étant très forte, sa valeur devra être finement étudiée au regard de la typologie d’enveloppe retenue pour le projet.

A savoir La forte variabilité des composantes climatiques en fonction de l’altitude laisse des opportunités de différenciation des éléments d’enveloppe sur la hauteur : Vitesse de vent plus forte en altitude = incidences sur les épaisseurs de vitrage ? Température plus faible en altitude (chute d’1°C/100m) = incidence sur les prises d’air neuf ? Rayonnement plus fort en altitude (absence de masques) = incidence sur le facteur solaire/transmission lumineuse. ? La standardisation sur la hauteur des éléments de façades d’IGH sont souvent le fruit : D’une rationalisation des couts à priori D’une volonté d’unité architecturale A chaque début de projet, ces deux aspects pourront être challengés au regard des progrès réalisés dans le domaine de la production de produits verriers et dans la modélisation des phénomènes physiques complexes par l’utilisation d’outils de simulation.

Attention V200 => i200 ? La valeur par défaut de perméabilité à l’air prise en compte dans la RT et le référentiel BBC est établie à 1.7 m3/h/m².fac pour un bâtiment tertiaire. La perméabilité à l’air de l’enveloppe varie sensiblement avec la hauteur du fait de la variation de pression dynaV10 => Ainsi, i10 mique due au vent. à performances d’enveloppes égales l’infiltration moyenne de l’IGH sera supérieure à celle d’un bâtiment de faible hauteur (cf graph.) Taux d’infiltration en fonction de l’altitude (pour un i4 =1,7 m3h/m2.fac):

Taux d’infiltration (vol/h)

V200 => i200 ?

V10 => i10 Hauteur de la tour (m)

n moy (vol/h) n max (vol/h)

ASPECTS TECHNIQUES & RÉGLEMENTAIRES

Les matériaux constitutifs des parements extérieurs des façades doivent être de catégorie M0, à l’exception des stores qui peuvent être de la catégorie M1 et des menuiseries qui peuvent être des catégories M1 ou M2. Le potentiel calorifique des façades, menuiseries exclues, doit être inférieur à 25 MJ par mètre carré. Les panneaux des façades vitrées doivent en outre satisfaire à la règle suivante : C + D > 1,20 mètre. Le tracé général des façades ne doit pas favoriser la transmission du feu, notamment par rayonnement ou par effet de tirage, aux compartiments voisins ou supérieurs. Lorsque deux plans consécutifs de la façade d’un même immeuble de grande hauteur, ou des façades d’un immeuble de grande hauteur et d’une autre construction en contiguïté, forment entre eux un dièdre rentrant : < 100° = les parties de façades situées à moins de 4 mètres de l’arête du dièdre doivent être pare-flammes de degré une heure > 100° et < 135 = les parties de façades situées à moins de 2 mètres de l’arête du dièdre doivent être pare-flammes de degré une heure. >135° et <180° = les parties de façades situées à moins d’un mètre de l’arête du dièdre doivent être pare-flammes de degré une heure. Afin de permettre l’évacuation des fumées et gaz chauds du compartiment sinistré lorsque le système de désenfumage mécanique ne fonctionne plus ou est devenu insuffisant, des ouvrants en façade doivent être prévus à chaque niveau dans les immeubles qui ne comportent pas de châssis mobiles susceptibles d’assurer la même fonction. La surface totale des sections d’évacuation des fumées est supérieure au 1/100e de la superficie du local desservi avec un minimum d’1 mètre carré et en nombre de 4 ouvrants au moins par niveau. Les ouvrants doivent être disposés dans les dégagements ou dans les locaux les plus proches des dispositifs d’accès aux escaliers et, pour faciliter le désenfumage, sur des façades opposées.

D C C

Tertiaire >> IGH

TERTIAIRE >> IGH

70%

RESULTATS

Système_BASE

Utf

1,4



Utf

1,0

Utf

1,0

Utf

1,0

Utf

1,0

0,6

Chaleur

Froid

Ventilation

Éclairage

Utf













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 

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Besoins (Eu) Conso. (Ef)

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



Man. = Manuelle

ge hc

man.

0 on/off

Grad. = Gradable

La somme en énergie primaire est calculée sur la base d’un bâtiment chauffé (gaz : η = 80%) / refroidi (elec. : EER = 2,5) Pour l’éclairage, la valeur grisée correspond au cas cloisonné.



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

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3 50 1

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Enveloppe_BASE

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Tertiaire >> IGH

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TERTIAIRE >> IGH

50%

RESULTATS

Systéme_BASE

Utf

1,4

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

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Utf

1,0

Utf

1,0

Utf

1,0

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

Utf

1,0

0,6

Besoins (Eu) Conso. (Ef) fv

Chaleur

Froid

Ventilation

Éclairage

Utf

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

Man. = Manuelle

ge hc

man.

0 on/off

Grad. = Gradable

La somme en énergie primaire est calculée sur la base d’un bâtiment chauffé (gaz : η = 80%) / refroidi (elec. : EER = 2,5) Pour l’éclairage, la valeur grisée correspond au cas cloisonné.



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3 50 1



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80 1



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0 on/off



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Enveloppe_BASE



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







grad.

80 1

grad.

Tertiaire >> IGH





TERTIAIRE >> IGH

30%

RESULTATS

Systéme_BASE

 fv

Utf

1,4

Utf

1,0

Utf

1,0

Utf

1,0

Utf

1,0

0,6

Besoins (Eu) Conso. (Ef) fv

Chaleur

Froid

Ventilation

Éclairage

Utf







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

Man. = Manuelle

Grad. = Gradable

man.

0 on/off

La somme en énergie primaire est calculée sur la base d’un bâtiment chauffé (gaz : η = 80%) / refroidi (elec. : EER = 2,5) Pour l’éclairage, la valeur grisée correspond au cas cloisonné.

59 















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





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3 50 1





0 on/off

80 1

Enveloppe_BASE





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

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

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

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grad.

80 1

grad.

Tertiaire >> IGH



125 118 115 111 103

99 91 88 86 73

86 76 74 72 57

77 67 65 64 50

76 66 64 63 48

SYNTHÈSE DES RÉSULTATS EN ÉNERGIE PRIMAIRE À PARIS

Base 70 %

70 / 1,4 / 20 / 70 / 1 70 / 1,0 / 20 / 70 / 1 70 / 1,0 / 10 / 80 / 1 70 / 1,0 / 10 / 80 / 1 70 / 1,0 / 10 / 80 / 0,6

125 118 116 112 134 102 129 121 118 112

Base 50 %

50 / 1,4 / 20 / 70 / 1 50 / 1,0 / 20 / 70 / 1 50 / 1,0 / 10 / 80 / 1 50 / 1,0 / 10 / 80 / 1 50 / 1,0 / 10 / 80 / 0,6

125 118 115 111 103

99 91 88 86 73

86 76 74 72 57

77 67 65 64 50

76 66 64 63 48

Base 30 %

30 / 1,4 / 20 / 70 / 1 30 / 1,0 / 20 / 70 / 1 30 / 1,0 / 10 / 70 / 1 30 / 1,0 / 10 / 80 / 1 30 / 1,0 / 10 / 80 / 0,6

125 118 116 112 134 102 129 121 118 112

102 93 93 90 106 75 99 91 89 79

94 84 83 80 85 64 76 71 70 56

84 74 73 72 77 54 68 64 63 49

84 73 72 71 74 53 65 62 62 45

125 118 115 111 103

99 91 88 86 73

86 76 74 72 57

77 67 65 64 50

76 66 64 63 48

fv Utf g*

110<Cep 80<Cep<110 50<Cep<80 Cep <60

102 93 93 90 106 75 99 91 89 79

94 84 83 80 85 64 76 71 70 56

84 74 73 72 77 54 68 64 63 49

84 73 72 71 74 53 65 62 62 45

Cep max * ~ 120 kWhep/m²SHON.an Cep max-25% ~ 90 kWhep/m²SHON.an Cep max-50% ~ 60 kWhep/m²SHON.an

134 106 129 99 Le poste ECS est négligé dans 121 la typologie 91 tertiaire. 118 89 112 79

85 76 71 70 56

77 68 64 63 49

74 65 62 62 45

* Attention, valable pour un IGH situé en zone de bruit BR2 ou BR3. Typiquement, une tour située dans le quartier de la Défense à proximité du boulevard circulaire. Dans les autres cas, la valeur du Cep max est moindre.

TERTIAIRE

CDT/ERP GÉOMÉTRIE : BUREAU DEUX TRAMES STANDARD

l t

hdd

Sf Vu Su

hsp

Masque façade moyen M 35° Hauteur dalle à dalle hdd 3.6 m Trame constructive t 1.35 m Largeur de façade (2 trames) l 2.7 m Profondeur du local d’étude p 5.50 m Largeur de circulation lc 1.5 m Surface utile Su ~ 20 m² Hauteur sous plafond hsp 2.7 m Surface façade / Surface utile C ~ 50% Surface de toiture rapportée à la shon St ~ 3m² Surface au sol rapportée à la shon Ss ~ 3m² Volume utile Vu ~ 50 m³

Tm TM Tmh TMh AI AIh Pe n nh v cx o

19°C 26°C 16°C 30°C 30* W/m² 5 W/m² 10 W/m² 1** vol/h 0 vol/h 1 Whef/m3*** +10% sur ventilation 8h-18h Lun. - Ven.

* 2PC @ 110 W + 2pers @ 80W + Pecl @ 50% 5W/m² moyen > 30 W/m² et 5W/m² veille diverses ** Débit hygiénique : 2pers @ 25 m3/h/p *** Hypothèse de double flux en base

Tertiaire >> CDT/ERP

Nota Dans le cas particulier du bâtiment tertiaire CDT (~ R+6), la perméabilité de l’enveloppe prendra usuellement la valeur moyenne de 0.5 vol/h sur la hauteur, représentant l’équivalent de 1.7m3/h/m² de façade en niveau inférieur. La sensibilité des résultats vis-à-vis de la perméabilité étant très forte, sa valeur devra être finement étudiée au regard de la typologie d’enveloppe retenue pour le projet.

A savoir Dans le calcul du C+D, il n’est pas tenu compte des orifices d’entrée d’air de ventilation dont la section ne dépasse pas 200 cm². Chaque bâtiment doit avoir une ou plusieurs façades accessibles. Une façade accessible comporte des baies accessibles à chacun de ses niveaux. • Baie accessible : toute baie ouvrante avec à minima 1.30 m de hauteur et 0.90 de largeur • Les façades aveugles ou munies de châssis fixes, qui font partie du nombre de façades accessibles exigées, doivent être munies de baies accessibles répondant aux caractéristiques suivantes : hauteur : 1,80 mètre au minimum ; largeur : 0,90 mètre au minimum ; distance entre baies successives situées au même niveau : de 10 à 20 mètres ; distances minimales de 4 mètres mesurées en projection horizontale entre les baies d’un niveau et celles des niveaux situées immédiatement en dessus et en dessous

Attention L’isolement latéral entre un établissement recevant du public et un tiers contigu doit être constitué par une paroi CF de degré deux heures. Lorsque les plans des façades de l’établissement recevant du public et du tiers contigu forment entre eux un dièdre rentrant inférieur à 135 °, une bande d’isolement verticale PF de degré une demi-heure de deux mètres de largeur doit être réalisée le long de l’arête de ce dièdre. STABLE FEU : PARE-FLAMME : Résistance mécanique. Flammes

Résistance mécanique

COUPE FEU : Résistance

Etanchéité aux flammes Etanchéité aux flammes et aux fumées et aux fumées + isolation thermique

ASPECTS TECHNIQUES & RÉGLEMENTAIRES Etablissement recevant du public

DÉSEMFUMAGE DES ERP Les évacuations de fumées et les amenées d’air peuvent être réalisées avec des ouvrants en façade avec des dimensions supérieures à 0.20 m. Les amenées d’air et les évacuations de fumées doivent être implantées en prenant en compte, dans la mesure du possible, l’orientation des vents dominants. Les ouvrants de désenfumage doivent être conformes à la norme NF S 61-937 Désenfumage semi-mécanique Le désenfumage par tirage semi-mécanique est assuré par des extractions mécaniques de fumée et des amenées d’air naturelles disposées de manière à assurer un balayage du volume concerné. Pour les ouvrants DAS, la surface d’amenée d’air à prendre en compte est la plus petite des surfaces considérées (libre ou géométrique) : Surface libre

Surface géométrique

La distance entre les extractions mécaniques et les ouvrants en façade ne doit pas excéder 4 fois la distance entre le faux plancher et le faux plafond. Désenfumage naturel Les amenées d’air et les évacuations de fumée sont réparties de façon alternée en tenant compte de la localisation des risques. Les amenées d’air sont au moins aussi nombreuses que les évacuations. Les bouches d’évacuation des fumées doivent avoir leur partie basse à 1,80 m au dessus du plancher et être situées dans le tiers supérieur de la circulation. La surface d’amenée d’air est située dans la partie inférieure spéculaire à la partie dédiée à l’évacuation des fumées. Locaux de superficie inférieure ou égale à 1 000 m² : Dans le cas où la superficie des locaux à désenfumer n’excède pas 1 000 m², la surface utile des évacuations de fumée doit correspondre au 1/200e de la superficie du local mesurée en projection horizontale. Locaux de superficie supérieure à 1 000 m² : La surface utile des évacuations de fumée est déterminée en fonction de la hauteur et du cantonnement des compartiments.

Tertiaire >> CDT/ERP

RÈGLE DU C+D : Les revêtements extérieurs de façades, les tableaux de baie situés à l’extérieur des vitrages, les cadres de menuiserie et leurs remplissages, les fermetures et éléments d’occultation des baies, les stores ainsi que les grilles d’aération doivent être en matériau de catégorie M3 ou D-s3, d0 C + D ≥ 1 mètre si M ≤ 130 MJ/m² C + D ≥ 1,3 mètre si M > 130 MJ/m² C exprimé en mètres étant la distance verticale entre le haut d’une baie et le bas de la baie qui lui est superposée. D exprimé en mètres étant la distance horizontale entre le plan des vitres et le nu de la plus grande saillie de l’obstacle résistant au feu qui sépare les murs ou les panneaux situés de part et d’autre du plancher ; M exprimé en MJ/m² étant la masse combustible mobilisable de la façade à l’exclusion des menuiseries, fermetures et garde-corps, rapportée au mètre carré de façade, baies comprises.

TERTIAIRE >> CDT / ERP

RESULTATS

70%

Systéme_BASE

 fv

Utf

1,4

0,5

Utf

1,0

0,5

Utf

1,0

0,5

Utf

1,0

0,5

Utf

1,0

0,3

Besoins (Eu) Conso. (Ef) fv

Chaleur

Froid

Ventilation

Éclairage

Utf







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

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

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

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



Man. = Manuelle

Grad. = Gradable

man.

0 on/off

La somme en énergie primaire est calculée sur la base d’un bâtiment chauffé (gaz : η = 80%) / refroidi (elec. : EER = 2,5) Pour l’éclairage, la valeur grisée correspond au cas cloisonné.







 



 









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3 50 1



 



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0 on/off

80 1



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



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

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Enveloppe_BASE

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



Tertiaire >> CDT/ERP









grad.

80 1

grad.

TERTIAIRE >> CDT / ERP

RESULTATS

50%

Systéme_BASE

 fv

Utf

1,4

0,5

Utf

1,0

0,5

Utf

1,0

0,5

Utf

1,0

0,5

Utf

1,0

0,3

Besoins (Eu) Conso. (Ef) fv

Chaleur

Froid

Ventilation

Éclairage

Utf













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





Man. = Manuelle

Grad. = Gradable

man.

0 on/off

La somme en énergie primaire est calculée sur la base d’un bâtiment chauffé (gaz : η = 80%) / refroidi (elec. : EER = 2,5) Pour l’éclairage, la valeur grisée correspond au cas cloisonné.











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



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3 50 1

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0 on/off

80 1

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Enveloppe_BASE



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





Tertiaire >> CDT/ERP









grad.

80 1

grad.

TERTIAIRE >> CDT / ERP

RESULTATS

30%

Systéme_BASE

 fv

Utf

1,4

0,5





Utf

1,0

0,5

Utf

1,0

0,5

Utf

1,0

0,5

Utf

1,0

0,3

Besoins (Eu) Conso. (Ef) fv

Chaleur

Froid Éclairage

Utf









 

 

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Ventilation

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

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





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







Man. = Manuelle

Grad. = Gradable

man.

0 on/off

La somme en énergie primaire est calculée sur la base d’un bâtiment chauffé (gaz : η = 80%) / refroidi (elec. : EER = 2,5) Pour l’éclairage, la valeur grisée correspond au cas cloisonné.















 

























3 50 1







0 on/off

80 1















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



 

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

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

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 

Enveloppe_BASE

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

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



Tertiaire >> CDT/ERP











grad.

80 1

grad.

113 109 106 102 99

84 77 74 72 67

70 62 61 59 52

60 51 51 50 44

59 49 49 48 42

SYNTHÈSE DES RÉSULTATS EN ÉNERGIE PRIMAIRE À PARIS

Base 70 %

70 / 1,4 / 20 / 70 / 0,5 70 / 1,0 / 20 / 70 / 0,5 70 / 1,0 / 10 / 80 / 0,5 70 / 1,0 / 10 / 80 / 0,5 70 / 1,0 / 10 / 80 / 0,3

113 107 106 102 120 100 117 110 107 106

Base 50 %

50 / 1,4 / 20 / 70 / 0,5 50 / 1,0 / 20 / 70 / 0,5 50 / 1,0 / 10 / 80 / 0,5 50 / 1,0 / 10 / 80 / 0,5 50 / 1,0 / 10 / 80 / 0,3

113 109 106 102 99

84 77 74 72 67

70 62 61 59 52

60 51 51 50 44

59 49 49 48 42

Base 30 %

30 / 1,4 / 20 / 70 / 0,5 30 / 1,0 / 20 / 70 / 0,5 30 / 1,0 / 10 / 70 / 0,5 30 / 1,0 / 10 / 80 / 0,5 30 / 1,0 / 10 / 80 / 0,3

113 107 106 102 100 120 117 110 107 106

87 79 78 75 69 89 83 77 76 71

77 68 67 64 58 69 62 60 58 52

64 56 54 53 47 61 53 50 49 44

63 53 53 52 45 58 50 48 47 40

113 109 106 102 99

84 77 74 72 67

70 62 61 59 52

60 51 51 50 44

59 49 49 48 42

61 53 50 49 44

58 50 48 47 40

fv Utf g*

80<Cep 60<Cep<80 40<Cep<60 Cep <40

87 79 78 75 89 69 83 77 76 71

77 68 67 64 69 58 62 60 58 52

64 56 54 53 61 47 53 50 49 44

63 53 53 52 58 45 50 48 47 40

Cep max ~ 80 kWhep/m²SHON.an Cep max-25% ~ 60 kWhep/m²SHON.an Cep max-50% ~ 40 kWhep/m²SHON.an

89 Le poste ECS est négligé dans 120 la typologie tertiaire. 117 110 107 106

83 77 76 71

69 62 60 58 52

HEBERGEMENT

HOSPITALIER

GÉOMÉTRIE : CHAMBRE INDIVIDUELLE P

hdd

hsp

Sf Vu Su

Masque façade M 30° Hauteur dalle à dalle hdd 3.4 m Trame constructive t 3.5 m Largeur de façade (1 trame) l 3.5 m Profondeur du local d’étude p 5m Largeur de circulation lc 1.15 m Surface utile (y comp sdb + circ) Su 17.5+4 = 21.5 m² Hauteur sous plafond hsp 2.8 m Surface façade / Surface utile C 50% Surface de toiture St 3.6 m² Surface au sol Ss 3.6 m² Volume utile Vu 60 m³

DONNÉES DE CLIMAT INTÉRIEUR Température de consigne mini Température de consigne maxi Température mini hors occupation Température maxi hors occupation Apports internes moyens Apports internes moyens hors occupation Puissance d’éclairage installée Taux de renouvellement d’air hyg. Taux de renouvellement d’air hyg. hors occup. Consommation des ventilateurs Consommation des auxiliaires

Tm TM Tmh TMh AI (veille) Pe n nh v cx

21°C 26°C N/A N/A 15 * W/m² AIh 5 W/m² 8 W/m² 1 vol/h 0 vol/h 1 Whef/m3 ** +25% sur ventilation

* 1 TV @ 120 W @ 50% + 1.5 pers @ 80W + Pecl @ 50% > 4W/m² moyen  15 W/m² ** Hypothèse de double flux en base Profil = 100% du temps

A l’heure de l’écriture de cet ouvrage, les valeurs réglementaires RT2012 pour la typologie Hôpital n’ont toujours pas fait l’objet de publication. Ainsi, cette typologie ne fait pas l’objet de synthèse.

Hébergement >> Hospitalier

Nota Dans le cas particulier de centre hospitalier (~ R+5), la perméabilité de l’enveloppe prendra usuellement la valeur moyenne de 0.5 vol/h sur la hauteur, représentant l’équivalent de 1.7m3/h/m² de façade en niveau inférieur. La sensibilité des résultats vis-à-vis de la perméabilité étant très forte, sa valeur devra être finement étudiée au regard de la typologie d’enveloppe retenue pour le projet.

A savoir Titre 2 Dispositions particulières - Chapitre 9 Établissements du type U : établissements de soins - Articles U1 à U64 Dans le calcul du C+D, il n’est pas tenu compte des orifices d’entrée d’air de ventilation dont la section ne dépasse pas 200 cm². Chaque bâtiment doit avoir une ou plusieurs façades accessibles. Une façade accessible comporte des baies accessibles à chacun de ses niveaux. • Baie accessible : toute baie ouvrante avec à minima 1.30 m de hauteur et 0.90 de largeur • Les façades aveugles ou munies de châssis fixes, qui font partie du nombre de façades accessibles exigées, doivent être munies de baies accessibles répondant aux caractéristiques suivantes : hauteur : 1,80 mètre au minimum ; largeur : 0,90 mètre au minimum ; distance entre baies successives situées au même niveau : de 10 à 20 mètres ; distances minimales de 4 mètres mesurées en projection horizontale entre les baies d’un niveau et celles des niveaux situées immédiatement en dessus et en dessous

Résistance mécanique

COUPE FEU : Résistance

Étanchéité aux flammes Étanchéité aux flammes et aux fumées et aux fumées + isolation thermique

ASPECTS TECHNIQUES & RÉGLEMENTAIRES Etablissement recevant du public

Surface géométrique

Hébergement >> Hospitalier

RÈGLE DU C+D : Les revêtements extérieurs de façades, les tableaux de baie situés à l’extérieur des vitrages, les cadres de menuiserie et leurs remplissages, les fermetures et éléments d’occultation des baies, les stores ainsi que les grilles d’aération doivent être en matériau de catégorie M 3 ou D-s3, d0 C + D ≥ 1 mètre si M ≤ 130 MJ/m² C + D ≥ 1,3 mètre si M > 130 MJ/m² C exprimé en mètres étant la distance verticale entre le haut d’une baie et le bas de la baie qui lui est superposée. D exprimé en mètres étant la distance horizontale entre le plan des vitres et le nu de la plus grande saillie de l’obstacle résistant au feu qui sépare les murs ou les panneaux situés de part et d’autre du plancher ; M exprimé en MJ/m² étant la masse combustible mobilisable de la façade à l’exclusion des menuiseries, fermetures et garde-corps, rapportée au mètre carré de façade, baies comprises.

HEBERGEMENT >> HOSPITALIER

70%

RESULTATS Système_BASE

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Man. = Manuelle

Grad. = Gradable

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La somme en énergie primaire est calculée sur la base d’un bâtiment chauffé (gaz : η = 80%) / refroidi (elec. : EER = 2,5) La ventilation naturelle nocturne n’est pas considérée dans la typologie hôpital.

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Hébergement >> Hospitalier

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HEBERGEMENT >> HOSPITALIER

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RESULTATS Système_BASE

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Besoins (Eu) Conso. (Ef) fv

Chaleur

Froid

Ventilation

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Hébergement >> Hospitalier

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HEBERGEMENT >> HOSPITALIER

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RESULTATS Système_BASE

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Besoins (Eu) Conso. (Ef) fv

Chaleur

Froid

Ventilation

Éclairage

Utf

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Hébergement >> Hospitalier

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grad.

SYNTHÈSE DES RÉSULTATS EN ÉNERGIE PRIMAIRE À PARIS À la date de publication de ce guide les valeurs des coefficients réglementaires n’étant pas connues pour la typologie hôpital, cette dernière ne fait pas l’objet de synthèse.

fv Utf g*

Base 70 %

70 / 1,4 / 20 / 70 / 0,5 70 / 1,0 / 20 / 70 / 0,5 70 / 1,0 / 10 / 70 / 0,5 70 / 1,0 / 10 / 80 / 0,5 70 / 1,0 / 10 / 80 / 0,3

Base 50 %

50 / 1,4 / 20 / 70 / 0,5 50 / 1,0 / 20 / 70 / 0,5 50 / 1,0 / 10 / 70 / 0,5 50 / 1,0 / 10 / 80 / 0,5 50 / 1,0 / 10 / 80 / 0,3

Base 30 %

30 / 1,4 / 20 / 70 / 0,5 30 / 1,0 / 20 / 70 / 0,5 30 / 1,0 / 10 / 70 / 0,5 30 / 1,0 / 10 / 80 / 0,5 30 / 1,0 / 10 / 80 / 0,3

HEBERGEMENT

LOGEMENT GÉOMÉTRIE : LOGEMENT COLLECTIF MOYEN

Tm TM Tmh TMh AI AIh Pe n nh v cx

19°C N/A 16°C N/A 10 W/m² 1 W/m² 2 W/m² 0.5 vol/h 0.5 vol/h 1 Whef/m3 +10% sur ventilation

* Equip. @ 6 W/m² // Ecl. @ 50% = 1W/m² // 4 occup. @ 80 W = 3 W/m²  10 W/m² ** Hypothèse de double flux en base Profil : Lun – Dim : 0h – 8h >>> 18h – 24h Lun – Vend : 90% Sam – Dim : 100% Août = absence 15 jours Dans le cas particulier du logement collectif (~ R+5), la perméabilité de l’enveloppe prendra usuellement la valeur moyenne de 0.5 vol/h sur la hauteur, représentant l’équivalent de 1.7m3/h/m² de façade en niveau inférieur. La sensibilité des résultats vis-à-vis de la perméabilité étant très forte, sa valeur devra être finement étudiée au regard de la typologie d’enveloppe retenue pour le projet.

Hébergement >> Logement collectif

Masque façade M 30° Hauteur dalle à dalle hdd 3.2m Trame constructive t 6 m Largeur de façade (1 trame) l 6m Profondeur du local d’étude p 9m Largeur de circulation lc 1m Surface utile (y comp sdb + circ) Su 60 m² Hauteur sous plafond hsp 2.8 m Surface façade / Surface utile C 32% Surface de toiture St 10 m² Surface au sol Ss 10 m² Volume utile Vu 168 m³

ASPECTS TECHNIQUES & RÉGLEMENTAIRES

Arrêté du 31 janvier 1986 modifié relatif à la protection contre l’incendie des bâtiments d’habitation • Les bâtiments d’habitation sont classés en quatre familles du point de vue de la sécuritéincendie. Dans ce guide seulement les logements collectifs denses ont été traités (famille 3 et 4). Les deux premières familles (1 et 2) ne sont pas considérées car elles regroupent les habitations individuelles et les habitations collectives comportant au plus trois étages sur rez-de-chaussée. • En synthétisant les familles 3 et 4 sont constituées par les habitations suivantes :

Famille 3

« Habitations dont le plancher bas du logement le plus haut est situé à vingt-huit mètres au plus au-dessus du sol utilement accessible aux engins des services de secours et de lutte contre l’incendie ». La famille trois est partagé en deux sous-catégories : 1. Troisième famille A : Habitations répondant à l’ensemble des prescriptions suivantes :  comporter au plus sept étages sur rez-de-chaussée.  comporter des circulations horizontales telles que la distance entre la porte palière de logement la plus éloignée et l’accès à l’escalier soit au plus égale à sept mètres.  être implantées de telle sorte qu’au rez-de-chaussée les accès aux escaliers soient atteints par la voie échelle. 2. Troisième famille B : Habitations ne satisfaisant pas à l’une des conditions précédentes.

Famille 4

« Habitations dont le plancher bas du logement le plus haut est situé à plus de vingt-huit mètres et à cinquante mètres au plus au-dessus du niveau du sol utilement accessible aux engins des services publics de secours et de lutte contre l’incendie ». • P étant la distance minimale comprise entre les plans des vitrages des immeubles en vis-àvis ou entre le plan des vitrages d’un immeuble et la limite de propriété et H la hauteur la plus élevée de ces deux immeubles, les parements extérieurs des façades des étages (menuiseries, coffrets de branchements, remplissage des garde-corps et fermetures exclus) doivent être classés en catégorie M2 au moins si P/H est inférieur à 0,8. Dans le cas contraire, ils peuvent être classés en catégorie M3 au moins. • Ils peuvent être également réalisés en bois sauf pour les bâtiments de la troisième famille A et de la quatrième famille.

• Les parements extérieurs des façades du rez-de-chaussée (menuiseries, coffrets de branchements, remplissage des garde-corps et fermetures exclus) doivent, dans tous les cas, être classés en catégorie M2 au moins. • Pour les façades comportant des ouvertures la règle dite du « C + D » en fonction de la masse combustible est valable :

Habitations de 3ème famille B et habitations de 4ème famille : _ C + D ≥ 0,80 mètre si M ≤ 25 MJ/m² _ C + D ≥ 1,00 mètre, si 25 MJ/m² < M ≤ 80 MJ/m² _ C + D ≥ 1,30 mètre si M > 80 MJ/m² • Pour les parois isolées depuis l’intérieur, les matériaux et produits d’isolation ne doivent pas constituer, compte tenu éventuellement des matériaux de protection dont ils sont revêtus, un risque inadmissible pour les occupants au regard des phénomènes suivants :  diminution du délai d’embrasement généralisé du local ;  émission de gaz toxiques pendant la période où les occupants sont encore présents dans le logement où le feu a pris naissance ;  émission de gaz toxiques et fumées hors du logement dans lequel le feu a pris naissance, après l’évacuation du logement sinistré. • Afin de permettre aux occupants, en cas d’incendie, soit de quitter l’immeuble sans secours extérieur, soit de recevoir un tel secours, les dégagements protégés des bâtiments d’habitation doivent répondre aux prescriptions suivantes :  Les circulations horizontales à « l’air libre » peuvent être constituées par des balcons, coursives ou terrasses praticables en permanence dont la paroi donnant sur l’extérieur comporte, sur toute sa longueur, des vides au moins égaux à la moitié de la surface totale de cette paroi. Si des séparations la recoupent, celles-ci doivent être facilement amovibles ou destructibles. Les revêtements éventuels des parois verticales et des plafonds doivent être classés en catégorie M2 ou réalisés en bois.  Dans les habitations de la troisième famille B les dégagements protégés doivent comporter une circulation horizontale reliant directement chaque logement à un escalier protégé ou à l’extérieur pour les logements du rez-de-chaussée, circulation qui peut être désenfumée par deux ouvrants sur des façades opposées asservis à la détection des fumées et permettant un balayage efficace des fumées. La section minimale de ces ouvrants est réputée satisfaite lorsque les ouvrants ouvrent à au moins 60° et libèrent pour l’évacuation des fumées, une surface géométrique minimale de 2 mètres carrés située à plus de 2 mètres de hauteur et, pour l’amenée d’air, une surface géométrique minimale de 4 mètres carrés située en-dessous de 2 mètres de hauteur.

Hébergement >> Logement collectif

Habitations de 3ème famille A : _ C + D ≥ 0,60 mètre si M ≤ 25 MJ/m² _ C + D ≥ 0,80 mètre, si 25 MJ/m² < M ≤ 80 MJ/m² _ C + D ≥ 1,10 mètre si M > 80 MJ/m²

HEBERGEMENT >> LOGEMENT

RESULTATS

70%

Système_BASE

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La somme en énergie primaire est calculée sur la base d’un bâtiment chauffé non refroidi (gaz : η = 80%) La ventilation naturelle nocturne n’est pas considérée dans la typologie logement. La sensibilité des résultats vis-à-vis du retard inertiel ainsi que les effets d’arrondis peuvent mener à des valeurs non intuitées a priori.

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Hébergement >> Logement collectif

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grad.

HEBERGEMENT >> LOGEMENT

RESULTATS

50%

Système_BASE

Utf

1,4

0,5

Utf

1,0

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Utf

1,0

0,5

Utf

1,0

0,5

Utf

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Besoins (Eu) Conso. (Ef) fv

Chaleur

Froid

Ventilation

Éclairage

Utf

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Hébergement >> Logement collectif



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grad.

HEBERGEMENT >> LOGEMENT

RESULTATS

30%

Système_BASE



Utf

1,4

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Besoins (Eu) Conso. (Ef) fv

Froid Éclairage

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Ventilation

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Hébergement >> Logement collectif

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SYNTHÈSE DES RÉSULTATS EN ÉNERGIE PRIMAIRE À PARIS

Base 70 %

70 / 1,4 / 20 / 70 / 0,5 70 / 1,0 / 20 / 70 / 0,5 70 / 1,0 / 10 / 70 / 0,5 70 / 1,0 / 10 / 80 / 0,5 70 / 1,0 / 10 / 80 / 0,3

94 86 86 87 85 80 73 80 80 67

Base 50 %

50 / 1,4 / 20 / 70 / 0,5 50 / 1,0 / 20 / 70 / 0,5 50 / 1,0 / 10 / 70 / 0,5 50 / 1,0 / 10 / 80 / 0,5 50 / 1,0 / 10 / 80 / 0,3

91 82 82 82 70

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Base 30 %

30 / 1,4 / 20 / 70 / 0,5 30 / 1,0 / 20 / 70 / 0,5 30 / 1,0 / 10 / 70 / 0,5 30 / 1,0 / 10 / 80 / 0,5 30 / 1,0 / 10 / 80 / 0,3

94 86 86 87 85 80 73 80 80 67

86 77 77 79 77 72 65 72 72 59

86 76 76 79 76 72 63 72 71 60

86 77 77 79 77 73 66 73 73 62

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fv Utf g*

80<Cep 60<Cep<80 40<Cep<60 Cep <40

Cep max ~ Cep max-25% ~ Cep max-50% ~

80 kWhep/m²SHON.an 60 kWhep/m²SHON.an 40 kWhep/m²SHON.an

87 79 79 79 80 72 72 73 80 72 72 73 Le calcul des consommations d’ECS sortant du 72 cadre de cet ouvrage, le poste 80 71 73 ECS ne fait pas l’objet d’une optimisation 67 et est donc forfaitairement pris 60 égal à 20kWhep/m².an pour 59 62

la synthèse. Les besoins en froid n’étant pas comblés de manière mécanique, ils ne rentrent pas en ligne de compte dans la synthèse.

EQUIPEMENT

SCOLAIRE GÉOMÉTRIE : SALLE DE CLASSE P l hdd

hsp

Sf Vu Su

Tm TM Tmh TMh AI AIh Pe n nh v cx

* 30 occup. @ 80 W ~ 40 W/m² // Pecl. @ 50% > 5W/m² moyen  45 W/m² ** Hypothèse de double flux en base Profil : Lundi – vendredi = 8h-18h // We off Période de vacances scolaires Tm = 16°C

19°C N/A 16°C N/A 45* W/m² 0 W/m² / 3 W/m² 10 W/m² 1.5 vol/h 1 vol/h 1 Whef/m3 ** +10% sur ventilation

Equipement >> Groupe scolaire

107 Masque façade M 25° Hauteur dalle à dalle hdd 3.4 m Trame constructive t 5.35 m Largeur de façade (1.5 trames) l 8m Profondeur du local d’étude p 7.5 m Largeur de circulation lc 1m Surface utile (y comp. circ.) Su 60 + 8 m² Hauteur sous plafond hsp 2.8 m Surface façade / Surface utile C 40% Surface de toiture St 17 m² Surface au sol Ss 17 m² Volume utile Vu 190 m³

Nota Nota : Dans le cas particulier du groupe scolaire (~ R+3), la perméabilité de l’enveloppe prendra usuellement la valeur moyenne de 0.3 vol/h sur la hauteur, représentant l’équivalent de 1.7m3/h/m² de façade en niveau inférieur. La sensibilité des résultats vis-à-vis de la perméabilité étant très forte, sa valeur devra être finement étudiée au regard de la typologie d’enveloppe retenue pour le projet.

ASPECTS TECHNIQUES & RÉGLEMENTAIRES

Règlement de sécurité incendie dans les ERP (approuvé par arrêté du 25 juin 1980 et modifié) : Livre 2 Dispositions applicables dans les établissements des quatre premières catégories - Titre 2 Dispositions particulières - Chapitre 6 Etablissements du type R : établissements d’éveil, d’enseignement, de formation, centres de vacances, centres de loisirs sans hébergement - Articles R1 à R33 • Les contraintes de conception sur la façade sont celles des dispositions générales

EQUIPEMENT >> SCOLAIRE

RESULTATS

70%

Système_BASE



Utf

1,4

0,3

Utf

1,0

0,3

Utf

1,0

0,3

Utf

1,0

0,3

Utf

1,0

0,2

Besoins (Eu) Conso. (Ef) fv

Froid



 

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Éclairage

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Ventilation

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



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

Man. = Manuelle

Grad. = Gradable

man.

La somme en énergie primaire est calculée sur la base d’un bâtiment chauffé / non refroidi (gaz : η = 80%)

0 on/off



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

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3 50 1

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0 on/off

111 

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80 1



Enveloppe_BASE



Equipement >> Groupe scolaire



grad.

80 1

grad.

EQUIPEMENT >> SCOLAIRE

RESULTATS

50%

Système_BASE

 fv

Utf

1,4

0,3



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 fv

Utf

1,0

0,3

Utf

1,0

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Utf

1,0

0,3

Utf

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0,2

Besoins (Eu) Conso. (Ef) fv

Froid Éclairage

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Chaleur

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Ventilation

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Man. = Manuelle

Grad. = Gradable

man.

La somme en énergie primaire est calculée sur la base d’un bâtiment chauffé / non refroidi (gaz : η = 80%)

0 on/off



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

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3 50 1

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113 



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Enveloppe_BASE



Equipement >> Groupe scolaire



grad.

80 1

grad.

EQUIPEMENT >> SCOLAIRE

RESULTATS

30%

Système_BASE

 fv

Utf

1,4

0,3

Utf

1,0

0,3

Utf

1,0

0,3

Utf

1,0

0,3

Utf

1,0

0,2

Chaleur

Froid Éclairage

Utf



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Besoins (Eu) Conso. (Ef)

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

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Man. = Manuelle

Grad. = Gradable

man.

La somme en énergie primaire est calculée sur la base d’un bâtiment chauffé / non refroidi (gaz : η = 80%)

0 on/off



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115 





80 1

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Enveloppe_BASE



Equipement >> Groupe scolaire



grad.

80 1

grad.

77 70 70 67 64

66 58 58 56 53

57 49 49 48 44

48 42 42 40 36

83 75 75 76 72 68 67 68

72 64 64 63 63 56 58 56

63 55 57 52 56 46 51 46

54 46 46 45 45 39 41 39

54 46 46 45 45 40 41 39

SYNTHÈSE DES RÉSULTATS EN ÉNERGIE PRIMAIRE À PARIS fv Utf g*

Base 70 %

70 / 1,4 / 20 / 70 / 0,5 70 / 1,0 / 20 / 70 / 0,5 70 / 1,0 / 10 / 70 / 0,5 70 / 1,0 / 10 / 80 / 0,5 70 / 1,0 / 10 / 80 / 0,3

66 62

50 46

40 36

38 34

Base 50 %

50 / 1,4 / 20 / 70 / 0,5 50 / 1,0 / 20 / 70 / 0,5 50 / 1,0 / 10 / 70 / 0,5 50 / 1,0 / 10 / 80 / 0,5 50 / 1,0 / 10 / 80 / 0,3

77 70 70 67 64

66 58 58 56 53

57 49 49 48 44

48 42 42 40 36

Base 30 %

30 / 1,4 / 20 / 70 / 0,5 30 / 1,0 / 20 / 70 / 0,5 30 / 1,0 / 10 / 70 / 0,5 30 / 1,0 / 10 / 80 / 0,5 30 / 1,0 / 10 / 80 / 0,3

83 75 75 76 72 68 67 68 66 62

72 64 64 63 63 56 58 56 50 46

63 55 57 52 56 46 51 46 40 36

54 46 46 45 45 39 41 39 38 34

54 46 46 45 45 40 41 39 38 34

77 70 70 67 64

60<Cep 45<Cep<60 30<Cep<45 Cep <30

76 68 68 66 62

66 58 58 56 53

57 49 49 48 44

Cep max ~ 60 kWhep/m²SHON.an Cep max-25% ~ 45 kWhep/m²SHON.an Cep max-50% ~ 30 kWhep/m²SHON.an

63 56 56 50 46

52 46 46 40 36

48 42 42 40 36

45 39 39 38 34

45 40 39 38 34

Au même titre que pour la typologie tertiaire, les consommations d’ECS sont négligées pour la typologie scolaire. Les besoins en froid n’étant pas comblés de manière mécanique, ils ne rentrent pas en ligne de compte dans la synthèse.

ANNEXES

BIBLIOGRAPHIE LITTÉRATURE GÉNÉRALE Manuel d’architecture naturelle, David WRIGHT, éditions Parenthèses (2004) Traité d’Architecture et d’urbanisme bioclimatiques, Alain LIEBARD & André DE HERDE, éditions Le Moniteur (2006) High-rise Manual, Johann EISELE & Ellen KLOFT, éditions Birkhäuser (1999)

Energy Manual, Manfred HEGGER & Matthias FUCHS & Thomas STARK & Martin ZEUMER, éditions Birkhäuser (2008) Sun, Wind, Light, G. Z. BROWN & Mark DEKAY, éditions Wiley (2000) La conception bioclimatique, Samuel COURGEY & Jean-Pierre OLIVA, éditions Terre Vivante (2006)

OUVRAGES DE RÉFÉRENCE Baies & fenêtres, Roland KRIPPNER & Florian MUSSO, éditions Birkhäuser (2007) Climate design, Gerhald HAUSLADEN & Michael DE SALDANHA & Petra LIEDL & Christina SAGER, éditions Birkhäuser (2005) Climate skin, Gerhald HAUSLADEN & Michael DE SALDANHA & Petra LIEDL, , éditions Birkhäuser (2008) Construire en verre, Andreas ACHILLES & Diane NAVRATIL, éditions Birkhäuser (2008) Glass construction manual, Christian SCHITTICH & Gerald STAIB & Dieter BALKOW & Matthias SCHULER, editions Birkhäuser (2007) Glass structures, Jan WURM, éditions Birkhäuser (2007) Modern Construction Enveloppes, Andrew WATTS, éditions Springer (2010) Le grand livre de l’isolation, Thierry GALLAUZIAUX & David FEDULLO, éditions Eyrolles (2010)

121 Annexes >> Bibliographie

Architecture = Durable, Jacques FERRIER, éditions du Pavillon de l’Arsenal (2008)

TEXTES RÉGLEMENTAIRES DTU NF DTU 33.1 Travaux de bâtiment – Façades rideaux

Partie 1-1 : Cahier des clauses techniques types (indice de classement : P28-002-1-1), mai 2008 Partie 1-2 : Critères généraux de choix des matériaux (indice de classement : P28-002-1-2), mai 2008 Partie 2 : Cahier des clauses administratives spéciales types (indice de classement : P28-0022) , mai 2008.

DTU 36.1 Travaux de bâtiment – Menuiserie en bois

Partie 1 : Cahier des clauses techniques (indice de classement : P23-201-1), novembre 2000 Amendement A1 au Cahier des clauses techniques (indice de classement : P23-201-1/A1), août 2002 Partie 2 : Cahier des clauses spéciales (indice de classement : P23-201-2), novembre 2000 Amendement A1 au cahier des clauses spéciales (indice de classement : P23-201-2/A1), août 2002.

DTU 36.1/DTU 37.1 (FD P20-201) Mémento pour les maîtres d’œuvre – Choix des fenêtres en fonction de leur exposition (indice de classement : P20-201), décembre 2001. NF DTU 39 Travaux de bâtiment – Travaux de vitrerie miroiterie

Partie 1-1 : Cahier des clauses techniques (indice de classement : P78-201-1-1), octobre 2006 Partie 1-2 : Critères généraux de choix des matériaux (indice de classement : P78-201-1-2), octobre 2006 Partie 2 : Cahier des clauses spéciales (indice de classement : P78-201-2), octobre 2006 Partie 3 : Mémento calculs des contraintes thermiques (indice de classement : P78-201-3), octobre 2006 Partie 4 : Mémento calculs pour le dimensionnement des vitrages (indice de classement : P78-201-4), octobre 2006 Partie 5 : Fascicule de documentation FD DTU 39 – Mémento sécurité (indice de classement : P78-201-5), octobre 2006.

DTU 44.1 Travaux de bâtiment – Étanchéité des joints de façade par mise en œuvre de mastics

Partie 1 : Cahier des clauses techniques (indice de classement : P85-210-1), février 2002 Partie 2 : Cahier des clauses spéciales (indice de classement : P85-210-2), février 2002 Partie 3 : Fascicule de documentation FD – Guide d’emploi (indice de classement : P85-210-3), février 2002.

Normes NF P28-001 Façade légère – Définitions – Classifications – Terminologie (indice de classement : P28-001), décembre 1990. P08-302 Murs extérieurs des bâtiments – Résistance aux chocs – Méthodes d’essais et critères (norme expérimentale, indice de classement : P08-302) octobre 1990. NF EN 13830 Façades rideaux (indice de classement : P28-109), janvier 2004 PR NF EN ISO 14439 Verre dans la construction – Règles de pose – Calage de vitrages (indice de classement : P78-210PR), novembre 2007.

NF EN 12179 Façades rideaux – Résistance à la pression du vent – Méthode d’essai (indice de classement : P28-114), octobre 2000. NF EN 13116 Façades rideaux – Résistance structurelle au vent – Prescriptions de performance (indice de classement : P28-108), octobre 2001. NF P08-301 Ouvrages verticaux des constructions – Essais de résistance aux chocs – Corps de chocs – Principe et modalités générales des essais de choc (indice de classement : P08-301), avril 1991. NF EN 12600 Verre dans la construction – Essai au pendule – Méthode d’essai d’impact et classification du verre plat (indice de classement : P78-223), septembre 2003. NF EN 14019 Façades rideaux – Résistance au choc – Prescriptions de performance (indice de classement : P28-110), octobre 2004. NF EN 12152 Façades rideaux – Perméabilité à l’air – Exigences de performance et classification (indice de classement : P28-101), mai 2002. NF EN 12153 Façades rideaux – Perméabilité à l’air – Méthode d’essai (indice de classement : P28-102), octobre 2000. NF EN 12207 Fenêtres et portes – Perméabilité à l’air – Classification (indice de classement : P20-507), mai 2000. NF P20-302 Caractéristiques des fenêtres (indice de classement : P20-302), mai 2008 EN 410.

123 Annexes >> Bibliographie

NF EN 14024 Profilés mécaniques à rupture de pont thermique – Performances mécaniques – Exigences, preuve et essais pour évaluation (indice de classement : P24-507), mars 2005.

NF EN 12154 Façades rideaux – Étanchéité à l’eau – Exigences de performance et classification (indice de classement : P28-103), décembre 2000. NF EN 12155 Façades rideaux – Détermination de l’étanchéité à l’eau – Essai en laboratoire sous pression statique (indice de classement : P28-104), octobre 2000. NF EN 13051 Façades rideaux - Étanchéité à l’eau – Essai sur site (indice de classement : P28-106), avril 2002. NF EN 13947 Performances thermiques des façades légères – Calcul du coefficient de transmission thermique (indice de classement : P50-774), août 2008. EN ISO 140-03 Acoustique – Évaluation de l’isolement acoustique des immeubles et des éléments de construction (indice de classement : S31-049-3), août 1995. NF EN ISO 717-1 Acoustique – Évaluation de l’isolement acoustique des immeubles et des éléments de construction – Partie 1 : isolement aux bruits aériens (indice de classement : S31-032-1), août 1997. NF P23-305 Menuiseries en bois – Spécifications techniques des fenêtres, portesfenêtres et châssis fixes en bois (indice de classement : P23-305), décembre 1988. NF P24-301 Spécifications techniques des fenêtres, portes-fenêtres et châssis fixes métalliques (indice de classement : P24-301), août 1980. NF P24-351 Menuiserie métallique – Fenêtres, façades rideaux, semi-rideaux, panneaux à ossature métallique – Protection contre la corrosion et préservation des états de surface (indice de classement : P24-351), juillet 1997. NF EN ISO 10848-2 Acoustique – Mesurage en laboratoire des transmissions latérales du bruit aérien et des bruits de choc entre pièces adjacentes – Partie 2 : application aux éléments légers lorsque la jonction a une faible influence (indice de classement : S31-097-2), novembre 2006. NF EN 410 - détermination des caractéristiques lumineuses et solaires des vitrages, novembre 1999 NF EN 673 - détermination du coefficient de transmission surfacique U, décembre 1998

Autres documents de référence Vitrages extérieurs collés (VEC) – Cahier des prescriptions techniques (CPT) Cahier du CSTB n°3488, novembre 2003. Guide EOTA 002 Systèmes de vitrages extérieurs collés (VEC)

Partie 1 : Systèmes calés et non calés, Cahier du CSTB n°3222, mai 2000. Partie 2 : Support de collage en aluminium thermolaqué, Cahier du CSTB n°3431 novembre 2002.

Vitrages extérieurs attachés (VEA) – cahier des prescriptions techniques (CPT) Cahier du CSTB n°3574 , octobre 2006

Règles NV65 (DTU P06-002) : Règles de calcul définissant les effets de la neige et du vent sur les constructions et annexes, avril 2000. IGH : Arrêté du 18 octobre 1977 modifié par l’arrêté du 22 octobre 1982, relatif au règlement de sécurité pour la construction des immeubles de grande hauteur et leur protection contre les risques d’incendie et de panique. ERP : Règlement de sécurité incendie dans les ERP (approuvé par arrêté du 25 juin 1980 et modifié) : Livre 2 Dispositions applicables aux établissements des quatre premières catégories. Instruction technique n° 246 du 22 mars 2004 relative au désenfumage dans les établissements recevant du public CDT : CODE DU TRAVAIL (Nouvelle Partie Réglementaire) : Livre II, Titre 1er : Obligations du maître d’ouvrage pour la conception des lieux de travail RT 2012 : Arrêté du 26 octobre 2010 relatif aux caractéristiques thermiques et aux exigences de performance énergétique des bâtiments nouveaux et des parties nouvelles de bâtiments Méthode de calcul Th-B-C-E de la règlementation thermique relative aux exigences de résultats (besoin bioclimatique, consommation et température intérieure) et aux exigences de moyens, 2010

125 Annexes >> Bibliographie

Instruction technique n°249 du 21 juin 1982 modifiée relative aux façades.

ANNEXES

GLOSSAIRE DÉFINITIONS ADIABATIQUE :

Qualifie l’absence d’échange thermique entre deux milieux thermiquement homogènes.

ACTIF :

Se dit d’un bâtiment utilisant des systèmes techniques pour assurer ses besoins de confort et d’énergie. S’oppose par définition aux bâtiments dits passifs.

ALBÉDO MOYEN :

L’albédo d’une surface correspond à la fraction de rayonnement incident directement réfléchie par cette dernière. C’est le coefficient de réflexion dans le domaine visible (faibles longueurs d’ondes)

ANALYSE DE CYCLE DE VIE // ACV :

L’analyse de cycle de vie ou ACV d’un bâtiment ou d’un produit est une méthode de calcul permettant la quantification de l’énergie nécessaire à la «Vie» du bâtiment ou produit. Elle s’exprime également en énergie primaire.

APPORTS INTERNES MOYENS :

Représente la quantité de chaleur moyenne apportée dans le volume par les occupants, les équipements ainsi que l’éclairage.

BIOCLIMATIQUE :

Une construction bioclimatique est un bâtiment dans lequel les besoins énergétiques et le confort sont assurés en tirant le meilleur parti des propriétés du site (climat, orientations environnement).

CAPACITÉ CALORIFIQUE :

Représente la capacité d’un matériau à emmagasiner de la chaleur.

COEFFICIENT D’ÉCHANGE INERTIEL MOYEN :

Représente l’intensité moyenne de l’échange de chaleur entre l’air du local et les masses inertielles en contact avec le volume intérieur (plancher haut dans notre modèle). Ce coefficient quantifie l’échange de chaleur avec l’inertie des masses.

COEFFICIENT DE DÉPERDITION MOYEN TOTAL :

En fonction de la technologie d’enveloppe, ce coefficient (Utf) représente la moyenne des coefficients de déperdition des parties opaques (Uo) et des parties vitrées (Uw) pondérée par les surfaces respectives dans le cas de façades porteuses. Dans le cas de mur rideau cette valeur est directement égale àcelle du coefficient de déperdition du mur rideau (Ucw).

Uo = coefficient de déperdition des parties opaques de l’enveloppe. Ug = coefficient de déperdition des produits verriers de l’enveloppe. Uf = coefficient de déperdition des menuiseries de l’enveloppe. Uw = coefficient de déperdition de l’ensemble vitrages + menuiseries dans le cas de châssis sur voile percé. Ucw = coefficient de déperdition de l’ensemble vitrages + menuiseries dans le cas d’un mur rideau. Utf = [Uo x So + Uw x Sw] / [So + Sw] dans le cas de châssis sur voile percé.

Avec :

So = Surface des éléments opaques Sw = Surface de l’ensemble vitrages + menuiseries

Utf = Ucw dans le cas d’un mur rideau.

DEGRÉS JOURS UNIFIÉS // DJU :

Cette donnée peut être utile pour l’estimation des consommations d’énergies d’un bâtiment. Le nombre de degrés jours unifiés (DJU) est déterminé en calculant la différence entre la température de référence, 18 °C (pour le chauffage par exemple), et la moyenne de la température minimale et la température maximale du jour considéré.

DOUBLE PEAU :

Une double peau est la combinaison d’une simple peau, d’une lame d’air de l’ordre de la dizaine de centimètres et d’un autre module verrier rapporté (généralement simple vitrage).

EFFICACITÉ DE LA PRODUCTION DE CHALEUR :

Représente le rendement global de la production distribution et émission de chaleur (nécessairement inférieur à 1).

EFFICACITÉ DE LA PRODUCTION DE FROID :

Représente l’énergie électrique dépensée pour fournir l’énergie thermique au système de production de froid (supérieur à 1 et devant surtout être supérieur au coefficient de conversion EP/ EF de l’électricité à savoir 2,58).

ENERGIE GRISE :

L’énergie grise représente la quantité d’énergie nécessaire à la fabrication ou déconstruction et recyclage des matériaux constitutifs du bâtiment et s’exprime en MJep/t de matériaux.

ENERGIE FINALE :

L’énergie finale correspond à la quantité d’énergie nécessaire aux systèmes thermiques pour combler les besoins. C’est donc par définition la somme de l’énergie utile et des pertes dues aux rendements des systèmes.

127 Annexes >> Glossaire

ENERGIE PRIMAIRE :

L’énergie primaire est le troisième et dernier maillon de la chaine énergétique. Elle qualifie la source énergétique utilisée pour fournir l’énergie finale et quantifie la quantité d’énergie nécessaire à la production d’ 1kWh. Elle qualifie donc le rendement de conversion moyen du mix énergétique national.

ENERGIE UTILE :

Elle constitue la base de la chaîne énergétique et exprime l’énergie nécessaire pour combattre les déperditions du bâtiment et maintenir les conditions climatiques de confort imposées par les températures de consigne. Lorsqu’il s’agit d’énergie thermique, elle prend souvent l’appellation de «Besoins chaud» ou «Besoins froid». L’énergie utile dépensée est alors directement reliée à la performance de l’enveloppe.

ENVELOPPE : Dans le présent guide, l’enveloppe désigne le clos du bâtiment.

FAÇADE CADRE :

Une façade est dite cadre lorsque l’ensemble des éléments qui la compose constitue un module de trame replicable. Les propriétés photométriques et thermiques des façades cadre (nécessairement double peau) sont identiques aux autres façades du même type. L’avantage d’une façade cadre se trouve surtout dans l’économie financière réalisable lorsque le projet met en jeu un nombre de m² posés conséquent.

FAÇADE PORTEUSE :

Une façade est dite porteuse lorsqu’elle contribue au système structurel du bâtiment par l’intermédiaire de parties maçonnées.

FACTEUR SOLAIRE ÉTÉ :

Représente la somme du rayonnement incident transmis par le vitrage et de la part absorbée par ce dernier et réémise vers l’intérieur du local avec protection solaire. Cette grandeur quantifie donc un apport de chaleur au sein du local.

FACTEUR SOLAIRE HIVER :

Représente la somme du rayonnement incident transmis par le vitrage et de la part absorbée par ce dernier et réémise vers l’intérieur du local sans protection solaire (vitrage seul).Cette grandeur quantifie donc un apport de chaleur au sein du local.

FRACTION VITRÉE :

Désigne le pourcentage de vitrage sur une façade.

HAUTEUR DALLE À DALLE :

Représente l’entraxe vertical du bâtiment d’un étage à l’autre.

HAUTEUR SOUS PLAFOND :

Représente la hauteur entre le faux-plancher et le faux-plafond s’ils existent. Dans le cas d’un faux-plafond partiel, la hauteur sous plafond ne s’arrête pas au faux-plafond mais est mesuré jusqu’à la sous-face du plancher haut.

LARGEUR DE LA FAÇADE :

Représente la largeur du local prise en compte dans le calcul et fonction de la trame constructive.

MASQUE FAÇADE :

Le masque d’une façade est la fraction d’ombre projetée par l’environnement bâti «vu» par cette façade.

MASSE INERTIELLE MOBILISABLE :

MUR RIDEAU :

Une façade est dite de type mur rideau lorsque les parties qui la compose ne participe pas à l’efficacité structurelle du bâtiment. Tel un rideau la façade est «suspendue» aux dalles de plancher.

ORIENTATION :

Défini l’orientation de la façade vis-à-vis des points cardinaux N,E,S,O de la rose des vents.

OPEN SPACE :

Un open space, ou plateau ouvert, est un espace de travail non cloisonné.

PASSIF :

Se dit d’un bâtiment n’utilisant pas de systèmes techniques pour assurer ses besoins de confort et d’énergie. Les bâtiments passifs sont le résultat d’une conception bioclimatique poussée.

PART D’INERTIE VUE :

Représente la part des masses inertielles capable d’échanger par rayonnement avec les corps intérieurs (occupants). La capacité de deux surfaces à échanger par rayonnement est conditionnée par un facteur de vue qualifiant le fait qu’elles sont en co-visibilité. Ce coefficient quantifie l’échange de chaleur avec les masses inertielles par rayonnement.

PERMÉABILITÉ À L’AIR :

Représente les fuites d’air (et donc de chaleur) par infiltration au travers de la façade.

PONT THERMIQUE :

Représente les déperditions de chaleur linéiques des parties opaques de l’enveloppe.

PROFONDEUR DU LOCAL D’ÉTUDE :

Représente la profondeur vis-à-vis de la façade et prise en compte dans le modèle

129 Annexes >> Glossaire

Correspond aux masses de béton exposées et permettant l’échange thermique avec l’espace intérieur. Les masses inertielles mobilisables dépendent de la typologie programmatique et du degré d’optimisation énergétique du projet.

PUISSANCE D’ÉCLAIRAGE INSTALLÉE :

Représente la puissance disponible pour maintenir les conditions d’éclairement dans le local.

RADIOSITÉ :

La radiosité, ou radiance, est une technique de calcul d’éclairement d’un espace. Elle utilise les formules physiques de transfert radiatif de la lumière entre les différentes surfaces élémentaires composant l’espace.

RÉSILIENCE :

La résilience qualifie la capacité d’un système à recouvrer ses fonctions après une perturbation extérieure.

SIMPLE PEAU :

Une simple peau est une façade dont la composition verrière est faite d’un seul composant (simple, double ou triple vitrage).

SURFACE AU SOL :

Représente la surface du plancher bas en contact avec le sol.

SURFACE DE TOITURE :

Représente la surface du plancher haut en contact avec l’air extérieur.

SURFACE UTILE :

Représente la surface mesurée à l’intérieur du local au droit des faces intérieures des murs et cloisons.

TAUX DE RÉCUPÉRATION DE CHALEUR :

Représente le rendement du système de récupération de chaleur dans le cas d’un système de soufflage et reprise double flux. Dans le modèle cette efficacité représente la fraction de volume sortant venant tempérer l’air entrant.

TAUX DE RENOUVELLEMENT D’AIR HYG. :

Représente la fréquence du renouvellement d’air garantissant les débits de ventilation hygiéniques.

TAUX DE RENOUVELLEMENT EN VENTIL. NAT. :

Représente la fréquence de renouvellement de l’air intérieur escomptée lorsque l’on ventile naturellement. Ce taux est estimé sur la base de l’expérience du groupe pour le climat en question.

TECHNOLOGIE RESPIRANTE :

Une façade est dite respirante lorsqu’elle est constituée d’éléments vitrés séparés par une lame d’air de l’ordre de la dizaine de centimètres. Cette lame d’air est équilibrée en pression (vis-à-vis de l’extérieur) par l’intermédiaire d’orifices de respiration en partie basse. L’échange convectif interne à la lame est alors plus faible que celui d’une technologie ventilée.

TECHNOLOGIE VENTILÉE :

On parle de façade ventilée dans le cas de double peau ayant des entrées et sorties d’air en partie basse et haute, permettant la ventilation de la lame d’air.

TEMPÉRATURE DE CONSIGNE MIN/MAX :

Représente la température à maintenir dans le local par les systèmes de chauffage (min) et de refroidissement (max) s’ils existent.

TEMPÉRATURE DE CONSIGNE MIN/MAX HORS OCCUPATION :

Représente la température à maintenir dans le local par les systèmes de chauffage (min) et de refroidissement (max) s’ils existent et en dehors des horaires d’ouverture.

TRAME CONSTRUCTIVE :

TRANSMISSION LUMINEUSE :

Représente la part de rayonnement du domaine visible (faibles longueurs d’ondes) transmise par le vitrage, cette grandeur quantifie l’apport de lumière naturelle au sein du local.

TYPOLOGIE :

En fonction du contexte le terme typologie est associé soit au type d’enveloppe soit au type de programme

VOLUME UTILE :

Représente le produit de la hauteur sous plafond par la surface utile.

131 Annexes >> Glossaire

Représente l’entraxe horizontal du bâtiment.

ACRONYMES BASE

Configuration de référence : le bâtiment est chauffé et refroidi entièrement de manière mécanique.

BBC

Bâtiment Basse Consommation

CDT

Code Du Travail

Coupe Feu

DAS

Dispositif Actionné de Sécurité

ERP

Etablissement Recevant du Public

FP_DP_R

Façade Porteuse_Double Peau_Respirante

FP_DP_V

Façade Porteuse_Double Peau_Ventilée

FP_SP

Façade Porteuse_Simple Peau

GIEC

Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat

IGH

Immeuble de Grande Hauteur

MR_SP

Mur Rideau_Simple Peau

MR_DP_R

Mur Rideau_Double Peau_Respirante

MR_DP_V

Mur Rideau_Double Peau_Ventilée

Réglementation Thermique

SHON

Surface Hors Œuvre Nette

VN_D

Ventilation Naturelle_Diurne

VN_D + I50

Ventilation Naturelle_Diurne et Inertie par ouverture à 50% des faux-plafonds

VN_D + I100 Ventilation Naturelle_Diurne et Inertie par ouverture à 100% des faux plafonds VN_D_N+I100 Ventilation Naturelle_Diurne et nocturne et Inertie par ouverture à 100% des

faux- plafonds

PARAMÈTRES ET UNITÉS Albedo moyen ρm Apports internes moyens AI W/m² Apports internes moyens hors occupation

AIh W/m²

Capacité calorifique des masses inertielles

J/m³.K

Coefficient d’échange convectif moyen hc W/m².K

Consommation des ventilateurs

Utf* W/m².K

v Whef/m3

Consommation des auxiliaires cx % Consommation des ventilateurs et auxiliaires v

Whef/m3

Efficacité de la production de chaleur

ηg %

Efficacité de la production de froid

EER -

Facteur solaire été g* % Facteur solaire hiver g % Fraction vitrée

fv m²

Hauteur dalle à dalle

hdd m

Hauteur sous plafond

hsp m

Indice de perméabilité à l’air ip m3/h/m²façade Largeur de la façade l m Masque façade M ° Orientation

O -

Part d’inertie vue iv %

*En fonction de la technologie d’enveloppe, Utf représente la moyenne des Ug et Uw pondérée par les surfaces respectives dans le cas de façades porteuses ou Ucw dans le cas de mur rideau (cf glossaire pour plus de détail sur la définition des grandeurs).

133 Annexes >> Acronymes, paramètres et unités

Coefficient de déperdition moyen total

Puissance d’éclairage installée Pe W/m² Profondeur du local d’étude p m Surface au sol Ss m² Surface façade / Surface utile C % Surface de toiture St m² Surface utile Su m² Taux de récupération de chaleur

Taux de renouvellement d’air hyg.

ηrc % n

Taux de renouvellement d’air hyg. hors occup. nh

vol/h vol/h

Taux de renouvellement en ventil. nat. diurne nvnd vol/h Taux de renouvellement en ventil. nat. nocturne nvnn

vol/h

Température de consigne maxi

TM °C

Température de consigne mini

Tm °C

Température maxi hors occupation

TMh °C

Température mini hors occupation

Tmh °C

Trame constructive t m Transmission lumineuse

τ %

Volume utile Vu m³

20 0 m

1:100

25 0 m 10

15 1

1:200

1:500

1:250

Le Guide d’Intéractions Energie_Climat : Enveloppe constitue un outil d’aide à la décision sur les choix de partis d’enveloppe au regard des performances énergétiques et de confort , en phase amont des projets de bâtiment. Il s’adresse principalement aux Chefs de Projets & Architectes désireux d’orienter leur projet vers une démarche de sobriété énergétique et de conception responsable.

Numéro ISBN : 978-2-8760-2048-1