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Etudiante : ILHAM LATRECH Outil de comparaison des performances
Tuteur : A. JEGOU énergétiques des systèmes CVC
Août 2012 Page 1
Résumé
Dans un contexte environnemental, économique et réglementaire tourné vers une
réduction des consommations énergétiques, le secteur du bâtiment se dirige vers
l’optimisation énergétique des installations de chauffage, ventilation et climatisation.
L’objectif principal de ce projet est de munir le service CVC d’un outil permettant de
comparer la performance énergétique de plusieurs systèmes CVC applicables à un bâtiment
non résidentiel. C’est un outil d’aide à la décision qui a été développé sous Excel. Il est doté
d’une interface utilisateur qui permet de renseigner toutes les données d’entrée essentielles
aux calculs.
Cette synthèse décrit l’outil mis en œuvre, son mode de fonctionnement et l’ensemble des
hypothèses prises pendant sa phase de conception. Elle détaille les démarches et les méthodes
appliquées pour le calcul des consommations principales du lot CVC. Elle récapitule également
les résultats obtenus dans le cadre d’une étude de cas concrète.
Mots clés : Consommations, énergie, coefficient de performance, production, distribution,
émissions, régulation.
Abstract
In an environmental, economic and regulatory environment facing a reduction in energy
savings, the construction industry is moving towards energy optimization of heating,
ventilation and air conditioning systems.
The main purpose of this project is to provide the service HVAC tool to compare the energy
performance of HVAC systems present in a non-residential building. It will be a tool for
decision support; it was developed in Excel .It has a user interface that allows entering all
essential data for calculations.
This review describes the tool used, how it works and all assumptions made during the
design phase. It details the procedures and methods used to calculate the consumption of
major HVAC lot. It also summarizes the results obtained in the framework of a concrete case
study.
Keywords: Consumption, energy, coefficient of performance, production, distribution,
emission, control.

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SOMMAIRE
1 Introduction ............................................................................................................................. 3
1.1 Objectifs de l’outil......................................................................................................... 4
1.2 Appuis réglementaires ................................................................................................. 5
1.3 Organisation et principe de fonctionnement ............................................................... 6
1.4 Hypothèses de calcul ................................................................................................ 10
2 Détermination des consommations principales du lot CVC ............................................. 12
2.1 Consommations globales en mode chauffage .......................................................... 12
2.1.1 Performances des systèmes de production de chaleur ........................................ 12
2.1.2 Performance du système solaire thermique ...................................................... 22
2.1.3 Calcul des pertes par distribution....................................................................... 24
2.1.4 Consommations des auxiliaires ......................................................................... 25
2.1.5 Comparatif des consommations et des coûts annuels en mode chauffage ..... 27
2.2 Consommations globales en mode refroidissement ................................................. 29
2.2.1 Calcul des performances des PAC réversibles et des groupes froids .............. 29
2.3 Consommations globales liées à la ventilation ......................................................... 31
2.3.1 Consommations électriques des ventilateurs .................................................... 31
2.3.2 Consommations du chauffage de l’air neuf ....................................................... 32
3 Etudes de cas ................................................................................................................... 35
3.1 Consommation du bâtiment par postes ................................................................... 36
4 Conclusion et perspectives ............................................................................................... 40
5 Bibliographie ..................................................................................................................... 41
6 Sommaire des annexes .................................................................................................... 42

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1 Introduction
Les bâtiments sont responsables d’environ 23 % des émissions nationales de CO2 en France
(18 % de toutes les émissions de gaz à effet de serre) dont près d’un tiers pour les bâtiments
tertiaires. La consommation unitaire de l’ensemble des branches du tertiaire est de 212
kWh/m².
L’impact des bâtiments sur le niveau des émissions étant très important, il a fait l’objet
d’engagements ambitieux de la part de l’État. Dans le cadre du Grenelle de l’Environnement,
l’État s’est engagé :
- À réduire les consommations d’énergie des bâtiments existants d’au moins 38 %.
- À instaurer l’obligation de réalisation de travaux d’amélioration de la performance
énergétique dans un délai de huit ans à compter du 1 er janvier 2012.
- À amener les bâtiments neufs au niveau des exigences du label « bâtiment basse
consommation » (BBC) pour les bâtiments publics et pour les bâtiments affectés au secteur
tertiaire à compter de la fin 2010.
La recherche de cette efficacité énergétique dans les bâtiments a conduit à améliorer
fortement la qualité des systèmes de production de chaleur, de froid et de ventilation, à
récupérer de l’énergie au lieu de la rejeter en mettant en place des systèmes plus
performants et permettant de limiter la consommation en énergie des bâtiments tertiaires. La
question de ces économies d'énergie est devenue donc récurrente. Ces deux mots
(économie et énergie) sont en effet devenus une quête quotidienne.
Ce projet de fin d’études a permis la mise en place d’un outil simple d’utilisation permettant
de calculer les consommations énergétiques de certains systèmes CVC. Pour chaque
solution technique, sont calculés, les coefficients de performance énergétique réels. Chaque
solution est examinée pour analyser son impact sur les consommations globales et ainsi
permettre à l’utilisateur de choisir le système le plus performant.

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1.1 Objectifs de l’outil
L’outil de comparaison des performances énergétiques des systèmes CVC a été développé
dans le but d’être utilisé par les collaborateurs du service fluide CVC, et plus particulièrement
par les ingénieurs d’études au sein de la direction technique.
Cet outil sera très utile pour les sujets de conception-construction ou dans les partenariats
publics-privés pour sélectionner les solutions techniques les plus pertinentes d’un point de
vue consommation d’énergie. Il est conçu pour être utilisé pendant la phase avant projet, où
il intervient comme un outil de simulation et d’aide à la décision. Il a pour objectifs de :
 Déterminer les consommations principales du lot CVC à savoir :
 La consommation globale en mode chauffage;
 La consommation globale en mode refroidissement ;
 La consommation des auxiliaires (pompes, racleurs…) ;
 La consommation liée à la ventilation ;
De comparer la consommation d’énergie thermique et électrique des solutions
techniques choisies et d’avoir un aperçu des coûts annuels engendrés.
On représente ci-dessous l’étape où on fera appel à l’outil de calcul :
Figure n°1 : Situation de l’outil dans une phase « avant-projet »

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1.2 Appuis réglementaires
Cette étude a été basée sur des Normes Européennes mises à ma disposition par
l’entreprise. Afin de déterminer la consommation globale en mode chauffage je me suis
basée sur la Norme NF15316 intitulée « Systèmes de chauffage dans le bâtiment : Méthode
de calcul des besoins énergétiques et des rendements des systèmes ». Elle est composée
d’une série de normes détaillant les méthodes de calcul des performances énergétiques des
systèmes de génération pour le chauffage des locaux et des systèmes de production d’eau
chaude sanitaire.
Ces normes traitent les performances énergétiques des systèmes de générations
(Chaudières et Pompes à chaleur). Elles normalisent des données d’entrée et de sortie afin
d’obtenir une méthode de calcul commune au niveau européen. Les méthodes de calculs
proposées facilitent l’analyse énergétique. Elles prennent également en compte les pertes
thermiques du système qui contribuent à l’utilisation générale de l’énergie dans les
bâtiments. On retrouve ci-dessous cette série de normes :
La Norme NF15316-4-1 présente, pour les systèmes de génération combinés de
combustion (chaudières) des méthodes de calcul des rendements et des pertes thermiques
de ces systèmes.
La Norme NF15316-4-2 fournit des méthodes de performances énergétiques des
différents types de pompes à chaleur.
La Norme NF15316-4-10 présente les méthodes de calcul de l’apport thermique des
systèmes solaires thermiques utilisés pour la production d’eau chaude sanitaire ou de
chauffage ainsi que les pertes thermiques et la consommation d’énergie des auxiliaires de
ces systèmes.
La Norme NF14825 intitulée « Climatiseurs, groupes refroidisseurs de liquide et
pompes à chaleur avec compresseur entrainé par moteur électrique pour le chauffage et la
réfrigération des locaux (essais et détermination des caractéristiques à charge partielle et
calcul de performance saisonnière) ». Elle spécifie les conditions de performance ainsi que
les méthodes d’essais dans des conditions de charge partielle. Elle donne les méthodes de
calcul permettant de déterminer l’efficacité frigorifique saisonnière et le coefficient de
performance saisonnier en mode chauffage en fonction du type d’appareil en
fonctionnement.
La Norme Eurovent a mis en place en 2009 une classification énergétique des centrales
de traitement d’air. Tous les constructeurs membres d’Eurovent doivent fournir un coefficient
« SFP » qui permet d’évaluer la consommation électrique des ventilateurs de la CTA.[1]