Bureau d etudes thermique - Lexique

Bureau d'études Thermiques

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BBC : 
Bâtiment de Basse Consommation énergétique (BBC 2005) est une norme officielle française qui a été créé par l'Arrêté du 8 mai 2007 relatif au contenu et aux conditions d'attribution du label « Haute performance énergétique ». Elle s'inspire notamment du label suisse Minergie. La promotion de cette norme et les conseils sur son application sont faits par l'ADEME, le CSTB ou EDF. Un référentiel a été établi à l'initiative de l'association française Effinergie.



Carte BBC

Carte des coefficients de rigueur climatique.
Les zones climatiques sont les mêmes que la RT 2005.

La norme fixe une exigence énergétique de 50 kWhep/(m²SHON.an) (kWhep : kWh d'énergie primaire, telle que définie par la RT 2005). Cette exigence est corrigée par un coefficient de « rigueur climatique », en fonction de la zone climatique de la RT 2005. Ce coefficient est augmenté de 0,1 si l'altitude du bâtiment est comprise entre 400 et 800 mètres, et de 0,2 si l'altitude du bâtiment est supérieure à 800 mètres. Les valeurs de l'exigence peuvent ainsi varier, selon la zone et l'altitude, de 40 à 75 kWhep/(m²SHON.an).

Les consommations prises en compte dans le calcul concernent le chauffage, l'eau chaude sanitaire (ECS), la climatisation, l'éclairage et les auxiliaires de chauffage et de ventilation. La surface prise en compte est la surface hors œuvre nette (SHON).

Par comparaison avec la construction neuve, pour la rénovation qui représente le plus grand potentiel d'économies d'énergie, l'objectif de consommation dans le même cadre est de 80 kWhep/(m²SHON.an) (kWhep : kWh d'énergie primaire), qui a aussi son label, BBC Rénovation 2009[1]. Cette exigence énergétique est corrigée par le même coefficient de rigueur climatique, que BBC 2005.

Le label Basse consommation - Rénovation (BBC Rénovation ou BBC 2009) attestent la conformité des travaux de rénovation à un cahier des charges qui intègre " les exigences de la réglementation thermique des bâtiments existants prévue dans le code de la Construction et de l'Habitation, le respect d'un niveau minimal de performance énergétique globale et de confort d'été et les modalités de contrôle ", précise le décret du 29 septembre 2009. Pour obtenir ce label, les logements rénovés devront afficher une consommation d'énergie entre 64 et 120 kwh/m²/an.

Perméabilité à l'air
Une mesure de perméabilité à l'air est obligatoire pour tout logement BBC-Effinergie. Elle n'est pas obligatoire pour un bâtiment à usages autres que d'habitation. La valeur doit être inférieure à 0,6 m3/h.m² maison individuelle et 1 m3/h.m² en logements collectifs. Cette valeur quantifie le débit de fuite traversant l'enveloppe, exprimé en m3/h.m², sous un écart de pression de 4 Pascals conformément à la RT 2005. La mesure de la perméabilité est effectuée conformément aux règles et processus de la mesure de l’étanchéité à l’air des bâtiments édictés par l’Association Collectif Effinergie.

La commission Titre V Dans le cas d'une demande de labellisation BBC-Effinergie (quelque soit le certificateur : Cequami, Promotelec, Cerqual, Certivéa) , si un système ou une opération n'est pas pris en compte dans les règles applicables de la réglementation thermique RT 2005 (exemple : poêle à bois, chauffe eau thermodynamique, puits canadien....) , la commission titre V offre la possibilité de le prendre en compte sous réserve de justifications. Le maitre d'ouvrage doit présenter un dossier de demande d'agrément de l'opération de construction à la commission titre V.Cette procédure reste souple et réactive
.




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DPE :
Le Diagnostique de Performance Energétique ou DPE est un diagnostique réalisé en France sur les biens immobiliers. Il est un documents faisant partie du dossier de diagnostiques techniques (DDT)
Le DPE doit être présenté lors de la vente ou la location des logements et des bâtiments tertiaires (bureaux, hôtel ...) depuis le 1er juillet 2007. Il a pour objet d'informer le propriétaire et le locataire de la consommation d'énergie du logement ou du bâtiment tertiaire sur son chauffage, sa climatisation, sa production d'eau chaude sanitaire (ECS), mais pas sur l'électricité spécifique (éclairage, appareils électroménagers ...)



Echelle consommation énergie
Illustration de l'échelle de consommation d'énergie pour les logements


Le DPE pour un bien immobilier doit compter 4 sections
- Consommation annuelle d'énergie exprimée en kWh et en euros.
- Positionnement en consommation d'énergie / m2 / an et en émission de gaz à effet de serre (GES) / m2 / an
- Descriptif des données clefs : isolation et constitution murs, toiture, fenêtre, chaudières ...
- Descriptif des propositions d'amélioration.

Les consommations annuelles d'énergie finale pour toutes les énergies sont ramenées à deux indicateurs
- Un indicateur de consommation d'énergie exprimé en énergie primaire kWhep/m2 . an, la surface considérée est la surface habitable en logement ou la surface utile en tertiaire.
- Un indicateur d'impact sur les émissions de gaz à effet de serre exprimé en KgeqCO2/m2 .an.

Le passage des consommations finales à la consommations d'énergie primaire de fait sur la base des facteurs de conversion suivant :
- Facteur 1 pour tous les combustibles (fioul, gaz naturel ...)
- Facteur 2,58 pour l'électricité, de façon à prendre en compte le rendement de production et de transport de l'électricité

Le passage aux émissions de gaz à effet de serre se fait sur la base de contenu CO2

Les deux images avec leur dégradé de couleurs (comme pour les réfrigérateurs, congélateurs ...) sont un bon support visuel. Plus important sont les chiffres. On passe de la consommation annuelle en énergie finale à une consommation en énergie primaire exprimée en kWh-ep/m2/an.



  - 0 - 50 classe A : Les maisons neuves les plus performantes ; difficilement atteignable en rénovation mais accessible pour la construction neuve au logement conforme au label règlementaire BBC "Bâtiments Basse Consommation".
- 51 - 90 classe B : Atteignable facilement en construction neuve à condition de disposer d'un système de chauffage et d'ECS performant (pompe à chaleur, chaudière à condensation, système solaire ...) atteignable en rénovation.
- 91 - 150 classe C : Standard dans la construction neuve des maisons chauffées au gaz de France (la RT 2005 impose par exemple à Paris au maximum 130 kWh-ep/m2/an).
- 151 - 230 classe D : Standard dans la construction neuve des maisons chauffées à l'électricité en France (la RT 2005 impose par exemple à Paris, au maximum de 250 kWh-ep/m2/an) Standard des années 80/90, des améliorations substantielles sont facilement atteignables notamment par le remplacement de chaudière et l'isolation des combles et fenêtres.
- 231 - 330 classe E : Des logements avant le premier choc pétrolier ou des logements anciens chauffés à l'électricité. URGENCE : à réhabiliter.
- 331 - 450 classe F : Des logements anciens généralement construits entre 1948 et 1975. Les économies réalisables sont très importantes, le rendement économique est évident (retour sur investissement très rapide).
- 451 - ... classe G : sans commentaire

Le classement pour les bâtiments tertiaires (non explicité dans cet article) descend jusqu'à I.

Le dégradé en émissions de gaz à effet de serre (GES) peut être différent en fonction des énergies. Par exemple :
le bois a un impact faible en analyse de cycle de vie (13 gCO2eq/kWh),
la gaz naturel (234 gCO2eq/kWh) a un impact plus faible que le fioul domestique (300 gCO2eq/kWh).

 


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RT 2005 :
La Réglementation Thermique française a pour but de fixer une limite maximale à la consommation énergétique des bâtiments neufs pour le chauffage, la ventilation, la climatisation, la production d'eau chaude sanitaire et l'éclairage. Elle est défini actuellement par la réglementation thermique 2005 (RT 2005), qui succède à la réglementation thermique 2000 (RT 2000)
La RT 2005 s'applique :
- Aux bâtiments neufs et aux parties nouvelles mais pas aux travaux de rénovation.
- Situé en France métropolitaine
- Dont le permis de construire a été déposé après le 1er septembre 2006
Le principe :
Trois éléments sont réglementés par la RT 2005 (il faut respecter la règle des 3 C)
- La Consommation d'énergie (c'est-à-dire un Cep < Cep réf et Cep < Cep max)
- Le Confort d'été (c'est-à-dire Tic - Les Caractéristiques thermiques de divers éléments du bâtiment

Le principe de la RT 2000 est de définir un bâtiment de référence à partir de la localisation et des dimensions du bâtiments à évoluer. Toutes les caractéristiques thermiques du bâtiment de référence sont données dans la RT 2005.
Si ces 3 règles sont respectées, alors la RT 2005 est également respectée.



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Isolation : 
L'isolation d'un bâtiment permet de diminuer les échanges de chaleur entre l'intérieur du bâtiment et l'environnement extérieur, et ainsi diminuer les besoins de chauffage et, le cas échéant, de climatisation. Cette isolation doit être pensée en fonction des contraintes climatiques du lieu où se situe le bâtiment. L'isolation thermique est le principe de base de la maison passive. Elle emprisonne la chaleur à l'intérieur en hiver et garde la maison fraîche en été. La lutte contre le gaspillage d’énergie passe par l’isolation thermique des bâtiments chauffés. En France, et dans de nombreux pays, elle fait l’objet de réglementations. En France, l’isolation des nouveaux logements est obligatoire mais c’est aussi un moyen efficace de réduire les dépenses de chauffage et de climatisation tout en améliorant le confort. Elle est encouragée par les pouvoirs publics, par exemple par le programmes "Isolto" (Région Nord-Pas-de-Calais).



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Isolation par l'extérieur :
L'isolation par l'extérieur est une solution meilleure que l'isolation intérieure. Elle augmente l'inertie thermique de l'habitation ce qui présente un avantage important en régime transitoire. Elle permet à qualité d'isolant égale, de ralentir les pertes de chaleur l'hiver et de conserver la fraîcheur de la nuit dans la maison pendant l'été.

Ses avantages sont :
- la suppression de tous les ponts thermiques des dalles de plancher, des murs de refend et autres cloisons,
- l'utilisation de l'inertie des murs pour récupérer les apports extérieurs, les apports ménagers, et qui deviennent avec un chauffage adéquat de véritables radiateurs basse température, un meilleur confort thermique du fait que les murs lourds et donc conducteurs thermiques absorbent mieux la chaleur rayonnée par les occupants des lieux, pas de condensation dans les murs qui sont à la même température que l'air ambiant intérieur.
- on peut utiliser la chaufferie la nuit en période hivernale uniquement pour la production ECS en coupant le chauffage deux à trois heures sans perte de température significative, ce qui simplifie la régulation dans le cas d'une chaufferie à base de pompe à chaleur aquathermique.
- plus d'émanation de gaz nocif de polystyrène et colle dans l'air du logement, pas de problème d'accrochage des meubles de cuisine et de salle de bain, et des tringles à rideaux, pas d'apparition des bandes de collage,
- elle ne diminue pas la surface habitable.



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Inertie Thermique : 
Lorsqu'un matériau se trouve à l'équilibre thermique, sa température est fixe et les échanges de chaleur (échange par conduction, convection, rayonnement) qu'il a avec son environnement sont équilibrés (autant de chaleur reçue de son environnement que de chaleur cédée à cet environnement).

L'inertie thermique est la propension de ce matériau à garder longtemps sa température initiale lorsque intervient une perturbation de cet équilibre thermique. Si la perturbation l'amène vers une nouvelle température d'équilibre, cette inertie thermique représente la "lenteur" avec laquelle ce nouveau point d'équilibre est atteint.
- Si le matériau est très inerte, il atteindra cet équilibre au bout d'un temps long.
- Si le matériau est peu inerte, il attendra cet équilibre au bout d'un temps bref.
Le temps caractéristique en question dépend de l'inertie du matériau mais aussi de l'écart entre les deux températures d'équilibre. Globalement, plus les matériaux sont denses et plus ils sont inertes, c'est la raison pour laquelle on parle aussi de masse thermique.

La notion d'inertie thermique est souvent utilisée dans le cas du bâtiment où les températures intérieures et surtout extérieures varient fréquemment et où les matériaux constitutifs de la structure participent à la stabilité de la température intérieure.
Schématiquement, sur des temps d'observation donnés (journaliers, saisonniers...), les variations de température extérieure sont périodiques. Grâce à l'inertie thermique du bâti, la température à l'intérieur du bâtiment suit nécessairement ces variations, mais avec :
- un amortissement, qui permet d'atténuer les effets des canicules ou des grands froids
- un déphasage, qui permet de retarder les effets (en été: le front de chaleur pénètre dans la maison en fin de journée plutôt qu'en matinée, etc...) L'amortissement et le déphasage sont d'autant plus marqués que l'inertie thermique est grande.



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Maison Passive : 
La maison passive est un moyen de réduire la consommation d'énergie (low-energy-house, ou maison basse conso, ou maison basse énergie). On désigne généralement par maison passive un bâtiment qui est pratiquement autonome pour ses besoins en chauffage. Il se contente des apports solaires, des apports métaboliques (habitants, machines) et d'une bonne isolation, ce qui relègue le rôle du chauffage à un simple appoint. La norme allemande "Passivhaus" est accordée à partir d'un besoin de chauffage inférieur à 15 kWh/m²/an, et un besoin de moins de 50 kWh/m²/an d'énergie finale (les 15 kWh/m²/an du chauffage + l'énergie nécessaire au chauffage de l'eau + l'électricité consommée par la ventilation + climatisation+électricité domestique). Un besoin calorifique aussi faible signifie qu'en pratique ces habitations n'utilisent un système de chauffage que quelques jours par an (et non pas qu'elles ont besoin d'une chaudière miniature). En comparaison, les logements des années 1960 et 1970 nécessitent en moyenne, 320 kWh/m²/an.

La norme fixe également des exigences minimales au niveau de la résistance thermique des différents éléments de l'ouvrage (murs, fenêtre, toit, etc.), cependant, il est possible d'obtenir les performances d'une maison passive sans pour autant respecter ces exigences. En effet, il y a deux manières de réduire les besoins énergétiques :
- la première consiste à isoler le bâtiment pour diminuer ses pertes, c'est la surisolation, qui utilise par exemple des triples vitrages et des épaisseurs d'isolant de plusieurs dizaines de cm.
- la seconde consiste à augmenter les apports solaires, c'est le bioclimatisme, qui cherche plus à capter mieux qu'à perdre moins (puisque l'énergie est gratuite et renouvelable).

La plupart du temps, une maison passive est le résultat de ces deux méthodes, mais la norme Passivhaus et le label MinergieP suisse (sensiblement équivalent) penchent toutes deux plus du côté surisolation. La limite de cette démarche est son coût, car les grandes épaisseurs d'isolants et les vitrages performants ne sont pas bon marché.
Enfin, puisque les besoins sont diminués, la part des apports internes dus aux occupants de la maison et à leurs activités n'est plus négligeable, et au contraire devient un apport important. C'est pour ces raisons qu'on utilise le terme de "passif" car la majeure partie des besoins de chauffage sont remplis automatiquement, sans appareil mécanique ni surveillance ou programmation. L'inconvénient c'est que les performances de la maison deviennent du coup dépendantes du mode de vie de ses occupants : ceux-ci peuvent tout à fait plomber le bilan final en utilisant mal les fenêtres ou le système de ventilation (par exemple).



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Masques Solaires : 
Impact en terme d'ombrage du relief, bâtiment, arbre ou tout autre objet amenant a diminuer l'ensoleillement global d'un bâtiment ou d'une partie de bâtiment.



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Puits Canadien ou Puits Provençal :




Puits Provençal ou Puits Canadien

Exemple d'utilisation d'un puits provençal dans une maison passive
 

Le puits provençal ou puits canadien consiste à alimenter un bâtiment en air frais en le faisant circuler auparavant dans un conduit enterré qui selon les conditions climatiques le refroidit ou le préchauffe en utilisant l'inertie thermique du sol. L'air sert de fluide caloporteur tandis que le tube sert d'échangeur thermique tout en canalisant l'air jusqu'au bâtiment.

Principalement utilisé comme système de rafraîchissement naturel, le puits provençal peut être également utilisé l'hiver pour préchauffer l'air entrant ou pour maintenir hors gel une habitation.

Il est basé sur le simple constat que la température sous terre :
- est différente de celle de l'air en surface.
- sa variation peut se modéliser comme la somme de deux oscillations l'une annuelle (été/hiver) et l'autre journalière (jour/nuit).
- sa variation subit une plus faible amplitude par rapport à sa moyenne annuelle d'autant plus que la profondeur augmente.
- sa variation journalière, à faible profondeur, est déphasée dans le temps par rapport à celle de l'air en surface du fait de l'inertie thermique de la terre.

Ces constats sont à mettre en parallèle avec les données suivantes :
- la profondeur du sol à partir de laquelle la température est considérée comme hors gel est d'environ 60 cm en plaine sous les latitudes françaises métropolitaines.
- la température moyenne saisonnière du sous-sol à 2 mètres de profondeur se rapproche davantage de la température de confort (18-26°C) l'été que l'hiver (en plaine sous les latitudes françaises métropolitaines).
- les variations des températures saisonnières été/hiver n'interviennent pratiquement plus à partir de 10/15 mètres de profondeur où la température reste quasi-constante tout au long de l'année.

En pratique, le tube sera enterré au moins à 1,5 mètre de profondeur et à ce titre :
- le tube est à l'abri du gel.
- la variation de température journalière à cette profondeur est déphasée par rapport à celle de la surface.
- la température moyenne mensuelle à cette profondeur varie au cours des saisons.

Le procédé étant passif et basé sur la capacité thermique du sol, un puits provençal peut être contre-productif pour préchauffer/rafraîchir à certaines parties de la journée et/ou de l'année par rapport à l'air extérieur. Pour éviter cela, une entrée d'air en prise directe et une vanne (manuelle ou électrique) est recommandée pour court-circuiter le puits.
Utilisant le principe d'inertie thermique, le système est d'autant plus efficace que les amplitudes thermiques extérieures journalières sont fortes ou qu'il fait face à des événements climatiques extrêmes de courte durée (ex : blizzard à condition que l'entrée d'air soit protégée de la neige).


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Thermographie Infrarouge : 
La thermographie infrarouge permet de visualiser les flux de chaleur au travers des matériaux. Les applications peuvent être d'identifier des faiblesses thermiques, des ponts thermiques, ou des défauts d'uniformité de l'isolation. Couplée avec un blowerdoor, la caméra thermique sert également à repérer les fuites.

 
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VMC : 
La ventilation mécanique contrôlée (en abrégé VMC) est, dans le bâtiment, un ensemble de dispositifs destinés à assurer le renouvellement de l'air à l'intérieur des pièces, notamment pour les pièces dites humides : salles de bains, toilettes, cuisines...
On distingue:
- SF = simple flux (extraction seule) ;
- DF = double flux (extraction et insufflation, avec récupération de chaleur) ;
- hygro = (SF ou DF) hygro-régulée = à gestion hygrométrique (par sonde) ;
- hygro-A = simple flux (extraction seule) à gestion hygrométrique au niveau des bouches d'extraction (bouche d'arrivée d'air frais autorégulée à débit constant) ;
- hygro-B = simple flux (extraction seule) à gestion hygrométrique au niveau des bouches d'extraction et d'arrivée d'air frais.




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VMC Double Flux : 
Le deuxième pilier du concept de « maison passive » est la ventilation en fonction des besoins. Elle assure continuellement une parfaite qualité de l'air interne et cela indépendamment des conditions climatiques externes. C'est, en quelque sorte, le cœur de la « maison passive ». Une ventilation mécanique contrôlée (VMC) à double flux avec récupération de chaleur insuffle de l'air frais dans les espaces de vie (chambre, séjour, bureau) et extrait l'air vicié des espaces utilitaires (salles d'eau et de bain, cuisine, toilette). Moyennant un échangeur de chaleur efficace, l'air frais est préchauffé par la chaleur de l'air vicié évacué sans mélanger les flux.




VMC double flux




Une bonne ventilation à double flux assure un renouvellement d'air adapté à l'occupation de la maison et indépendant du climat ou de la météo. Cependant, pour que le système marche convenablement, il est indispensable de laisser les fenêtres et portes fermées. En effet, l'air est insufflé dans certaines pièces et aspiré dans l'autre, il circule des unes vers les autres en passant sous les portes intérieures (qui pour cette raison doivent avoir au moins 1 cm d'espace entre le bas de la porte et le sol). Si une porte ou une fenêtre extérieure est ouverte, le flux d'air entre les pièces sera complètement modifié, les échanges ainsi créés ne passeront plus par l'échangeur et donc, la chaleur récupérable ne le sera pas. Dans une maison équipée d'une bonne VMC double-flux, la ventilation par ouverture des fenêtres est inutile, car les débits sont supérieurs aux besoins de renouvellement. Cela ne veut pas dire qu'il est interdit d'ouvrir les fenêtres, mais seulement que ce plaisir doit être bref. Enfin, les fenêtres à oscillo-battant qu'on peut entrouvrir sont à proscrire dans une maison passive. Le comportement de l'occupant peut ainsi faire très largement baisser les performances de l'ensemble par une mauvaise utilisation.

Un tel système de ventilation permet de contrôler en permanence l'air introduit dans la maison (puisque l'entrée d'air est unique) ce qui permet de le filtrer et de le débarrasser de toutes particules, pollen ou agent allergène. Attention cependant, les filtres exigent un entretien régulier sous peine de réduire le débit, d'augmenter la consommation énergétique et de diffuser de l'air encore plus pollué que celui d'origine. Ce système est coûteux en énergie (entre 350 et 500 kWh/an pour une maison individuelle) et entretien (nettoyage des filtres obligatoire une fois par an, nettoyage des conduites une fois par an aussi dans l'idéal). Il est judicieux d'alimenter directement la ventilation à l'aide de capteurs photovoltaïques et de batteries tampon.