AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT LYCEE RENEE BONNET
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AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT LYCEE RENEE BONNET MASTER PRO 2 GENIE DE L’HABITAT ANNEE 2010/2011 GROUPE 2 BLAZEVIC MIDHAD MOREL LUDIVINE BOURSIER PHILIPPE MORENO MARC BOUTET YOANN ROUX CYRIL CABION ALEXANDRE RULAND MAXIME COURTIOLS THOMAS SOLLARIS MICHAEL MOLLIER PIERRE VIOT HUGO 21/01/2011 1 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT 21/01/2011 2 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Remerciements L’équipe étudiante au grand complet remercie vivement les personnes qui ont collaboré et participé à l’audit énergétique du lycée professionnel Renée Bonnet, à savoir: Les enseignants de la formation : Mme Thellier, Mlle Spagnol, M. Bedrune, M. Bertaud, M. Jacob, M. De Guibert, Mme Arexis, Mme Dolgopoloff et Mme Argenty pour leur accompagnement dans l’organisation et la réalisation de l’audit, M. Lissalde, M. Etchgoinbery, M. Lacassagne et les enseignants pour nous avoir permis d’utiliser leur lycée afin de mener notre audit et pour nous avoir facilité notre démarche, M. Eric Lepinoy, représentant du Service de Gestion de l’Energie, pour les précisions qu’il a apportées, M. Bruno Cohen, pour ses conseils et renseignements sur les systèmes de ventilation, Gamba Acoustique pour les nombreux conseils et renseignements en acoustique, Toutes les personnes qui sont intervenues et qui ont aidé durant cette étude, nos camarades de classes pour leur collaboration ainsi que tous les élèves du lycée Renée Bonnet pour leur enthousiasme et leur participation. 21/01/2011 3 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Table de matières REMERCIEMENTS ............................................................................................................................................. 3 TABLE DE MATIERES ......................................................................................................................................... 4 AVANT-PROPOS ............................................................................................................................................. 10 INTRODUCTION ET OBJECTIFS ........................................................................................................................ 11 I. DESCRIPTIF DU SITE ..................................................................................................................................... 13 I.1. CLIMAT REGION TOULOUSAINE ET DONNEES METEO ................................................................................................ 13 I.2. DESCRIPTIF DU SITE ........................................................................................................................................... 15 I.3. PERIMETRE DE L’ETUDE...................................................................................................................................... 16 I.4. ENVELOPPE ..................................................................................................................................................... 17 I.5. EQUIPEMENTS ................................................................................................................................................. 19 I.5.a. Chauffage ............................................................................................................................................. 19 I.5.b. Ventilation ............................................................................................................................................ 21 I.6. CONSOMMATIONS ............................................................................................................................................ 21 I.6.a. Évolution des consommations .............................................................................................................. 22 I.6.b. Consommation moyenne du Lycée....................................................................................................... 24 I.6.c. Bilan sur les consommations ................................................................................................................ 25 II. DEMARCHE DE L’AUDIT .............................................................................................................................. 26 II.1. MESURES SUR UN MOIS ET DEMI ........................................................................................................................ 30 II.2. JOURNEE DE MESURE ET QUESTIONNAIRE ............................................................................................................. 31 II.3. LES SIMULATIONS THERMIQUES DYNAMIQUES ET HYPOTHESES .................................................................................. 34 II.3.a. Structure .............................................................................................................................................. 34 II.3.b. Zonage................................................................................................................................................. 35 II.3.c. Scenarii ................................................................................................................................................ 35 II.3.d. Validation du modèle numérique ........................................................................................................ 36 II.3.e. Bilan..................................................................................................................................................... 38 III. RESULTATS DES MESURES ET ANALYSES .................................................................................................... 39 III.1. THERMIQUE .................................................................................................................................................. 39 III.1.a. Mesures sur un mois et demi ............................................................................................................. 40 III.1.b. Mesures et estimation de l’ambiance thermique ............................................................................... 49 III.2. ACOUSTIQUE ................................................................................................................................................. 69 III.2.a. Bruits aériens extérieurs, isolement de façades DnA,T ......................................................................... 69 III.2.b. Exposition au bruit dans l’atelier ........................................................................................................ 71 III.2.c. Mesures d’isolement aux bruits aériens intérieurs ............................................................................. 72 III.2.a. Mesures de bruits de chocs ................................................................................................................ 73 III.2.a. Mesures de bruit d’équipements techniques ..................................................................................... 73 III.2.b. Mesures de temps de réverbération................................................................................................... 74 III.3. ÉCLAIRAGE .................................................................................................................................................... 75 III.3.a. Mesures .............................................................................................................................................. 75 III.3.b. Modélisation Dialux ........................................................................................................................... 78 IV. PRECONISATIONS ...................................................................................................................................... 82 21/01/2011 4 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT IV.1. CONSEILS ET RECOMMANDATIONS (UTILISATION ET REPARATION NECESSAIRE) ............................................................ 82 IV.2. QUALITÉ DE L’AIR ........................................................................................................................................... 85 IV.2.a. Préconisations règlementaires ........................................................................................................... 85 IV.2.b. Préconisations optimales ................................................................................................................... 87 ` ......................................................................................................................................................................... 95 IV.3. THERMIQUE .................................................................................................................................................. 98 IV.3.a. Préconisations règlementaires ........................................................................................................... 98 IV.3.b. Préconisations améliorées ............................................................................................................... 105 IV.4. ACOUSTIQUE ............................................................................................................................................... 113 IV.4.a. Préconisations règlementaires ......................................................................................................... 113 IV.4.b. Préconisations optimales ................................................................................................................. 118 IV.5. ECLAIRAGE .................................................................................................................................................. 121 IV.5.a. Préconisations règlementaires ......................................................................................................... 121 IV.5.b. Préconisations optimales ................................................................................................................. 123 IV.6. ACCESSIBILITE HANDICAPE ............................................................................................................................. 130 IV.6.a. Préconisations règlementaires ......................................................................................................... 130 IV.7. SYSTEMES PARTICULIERS ................................................................................................................................ 133 IV.7.a. Photovoltaïque ................................................................................................................................. 133 IV.7.b. Brise-soleil ........................................................................................................................................ 136 IV.8. PANEL ........................................................................................................................................................ 139 IV.9. COMBINAISONS DE PRÉCONISATION ................................................................................................................. 142 V. CONCLUSION ............................................................................................................................................ 146 ANNEXES ...................................................................................................................................................... 147 ANNEXE 1: NORMES ............................................................................................................................................. 148 ANNEXE 2: CARTOGRAPHIE DES MESURES ................................................................................................................. 162 ANNEXE 3: PROTOCOLE DES MESURES ...................................................................................................................... 166 ANNEXE 4: CARTOGRAPHIE DES RELEVES THERMIQUES ................................................................................................ 185 ANNEXE 5: QUESTIONNAIRE ELEVE .......................................................................................................................... 196 ANNEXE 5: QUESTIONNAIRES ADMINISTRATIFS .......................................................................................................... 201 ANNEXE 6: TABLEAU DE DEPOUILLEMENT DES QUESTIONNAIRES .................................................................................... 205 ANNEXE 7: PLANNING DU PROJET ET COMMENTAIRES ................................................................................................. 209 ANNEXE 8 : QUESTIONNAIRE DE SATISFACTION .......................................................................................................... 214 LISTE DES TABLEAUX: TABLEAU 1: RECAPITULATIF DES SURFACES ...................................................................................................................... 16 TABLEAU 2: CORRECTION FONCTION DES TEMPERATURES INTERIEURES ................................................................................. 21 TABLEAU 3: TABLEAU DE CONSOMMATIONS .................................................................................................................... 22 TABLEAU 4 : SYNTHESE DU PLACEMENT DES SONDES ET CRITERES DE CHOIX ........................................................................... 30 TABLEAU 5 : MATERIEL DISPONIBLE ET GRANDEUR MESUREE .............................................................................................. 31 TABLEAU 6 : CARACTERISTIQUES DU BATIMENT 13 ........................................................................................................... 40 TABLEAU 7: CARACTERISTIQUES DU BATIMENT 14 ............................................................................................................ 44 TABLEAU 8 : CARACTERISTIQUES DU BATIMENT 15 ........................................................................................................... 45 TABLEAU 9 MESURE DE L’ISOLEMENT AUX BRUITS AERIENS EXTERIEURS ................................................................................ 69 21/01/2011 5 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT TABLEAU 10: ISOLEMENT AUX BRUITS AERIENS ................................................................................................................ 72 TABLEAU 11 : ISOLEMENT AUX BRUITS DE CHOCS DANS DIFFERENTS LOCAUX .......................................................................... 73 TABLEAU 12 : BRUIT D'EQUIPEMENTS TECHNIQUES........................................................................................................... 73 TABLEAU 13 : TEMPS DE REVERBERATION DANS DIFFERENTS LOCAUX ................................................................................... 74 TABLEAU 14 : INSTALLATION D’ECLAIRAGE DES SALLES ...................................................................................................... 80 ER EME TABLEAU 15 : COMPARAISON DES RESULTATS DU CALCUL ET DES MESURES POUR L’INTENDANCE (1 TABLEAU) ET LA C24 (2 TABLEAU) ......................................................................................................................................................... 80 TABLEAU 16 : DEBITS D’EXTRACTION ET DE SOUFFLAGE DANS LES LOCAUX (BATIMENT 13)....................................................... 91 TABLEAU 17 : INVESTISSEMENT TOTAL ET PAR POSTES DU SYSTEME DOUBLE FLUX (BATIMENT 13) ............................................. 93 TABLEAU 18 : AVANTAGES ET INCONVENIENTS DU SYSTEME DOUBLE FLUX (BATIMENT 13) ...................................................... 93 TABLEAU 19 : DEBITS D’EXTRACTION ET DE SOUFFLAGE DANS LES LOCAUX (BATIMENT 14)....................................................... 94 TABLEAU 20 : INVESTISSEMENT TOTAL ET PAR POSTES DU SYSTEME DOUBLE FLUX (BATIMENT 14) ............................................. 95 TABLEAU 21 : AVANTAGES ET INCONVENIENTS DU SYSTEME DOUBLE FLUX (BATIMENT 14) ...................................................... 95 TABLEAU 22 : PROBLEMES RENCONTRES ET PRECONISATIONS ............................................................................................. 98 TABLEAU 23 : RECAPITULATIF DE LA PRECONISATION 1.................................................................................................... 122 TABLEAU 24 : RECAPITULATIF DE LA PRECONISATION 2.................................................................................................... 123 TABLEAU 25 : COMPARATIF ENTRE LES DEUX INSTALLATIONS ............................................................................................ 126 TABLEAU 26 : RECAPITULATIF DE LA PRECONISATION 3.................................................................................................... 126 TABLEAU 27 : RECAPITULATIF DE LA PRECONISATION 4.................................................................................................... 127 TABLEAU 28 : COMPARATIF DES INSTALLATIONS ............................................................................................................ 129 TABLEAU 29 : RECAPITULATIF DE LA PRECONISATION 5 .................................................................................................... 129 TABLEAU 30: CONFORMITE DE L'ACCESSIBILITE HANDICAPEE ............................................................................................ 130 TABLEAU 31: CARACTERISTIQUES GENERALES DES PANNEAUX PV ...................................................................................... 134 TABLEAU 32 : PANEL DES PRECONISATIONS EN THERMIQUE ET EN VENTILATION ................................................................... 140 TABLEAU 33 : PANEL DES PRECONISATIONS EN ACOUSTIQUE ET EN ECLAIRAGE...................................................................... 141 TABLEAU 34 : RETOUR SUR INVESTISSEMENT EN FONCTION DES RECOMMANDATIONS ........................................................... 145 TABLEAU 35: CONFORMITE POUR L’ENVELOPPE DU BATIMENT .......................................................................................... 149 TABLEAU 36: RENDEMENT MINIMAL SUR PCI ................................................................................................................ 150 TABLEAU 37: CONFORMITE POUR LA VENTILATION ......................................................................................................... 151 TABLEAU 38: ISOLEMENT ACOUSTIQUE STANDARDISE PONDERE DNT,A .............................................................................. 153 TABLEAU 39: DUREE DE REVERBERATION REGLEMENTAIRE ............................................................................................... 154 TABLEAU 40 : ECLAIREMENT A RESPECTER .................................................................................................................... 155 TABLEAU 41 : NORMES ECLAIRAGE.............................................................................................................................. 156 TABLEAU 42: CONFORMITE DU BATIMENT POUR LA SECURITE ELECTRIQUE .......................................................................... 157 TABLEAU 43: CONFORMITE DE LA SECURITE INCENDIE ..................................................................................................... 158 TABLEAU 44: ACCESSIBILITE ....................................................................................................................................... 159 TABLEAU 45 : MAILLAGE POUR LES MESURES DE L’ECLAIREMENT MOYEN ............................................................................ 182 LISTE DES FIGURES: FIGURE 1: PRECIPITATIONS ANNUELLES RELEVEES PAR METEO FRANCE ................................................................................. 13 FIGURE 2: TEMPERATURES ANNUELLES RELEVEES PAR METEO FRANCE ................................................................................. 13 FIGURE 3 : COURBE D'ENSOLEILLEMENT RELEVEE PAR METEO FRANCE.................................................................................. 14 FIGURE 4: PLAN DU SITE .............................................................................................................................................. 15 FIGURE 5 : PLAN DE MASSE ET REPARTITION DES ZONES ..................................................................................................... 16 FIGURE 6 : PHOTO EXTERIEURE DU LYCEE ........................................................................................................................ 17 FIGURE 7: SCHEMA D'UNE MENUISERIE DE LA VIE SCOLAIRE ................................................................................................ 17 FIGURE 8 : SCHEMA D'UNE MENUISERIE TYPIQUE DU BATIMENT C........................................................................................ 18 21/01/2011 6 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT FIGURE 9: SCHEMA DE PRINCIPE D’UN DEPART D’UNE SOUS-STATION DU LYCEE ...................................................................... 19 FIGURE 10: LOI D'EAU EN REGIME NORMAL..................................................................................................................... 20 FIGURE 11: EVOLUTION DES CONSOMMATIONS CES 4 DERNIERES ANNEES ............................................................................. 23 FIGURE 12 : DEPENSES TOTALES EN ENERGIES CES 4 DERNIERES ANNEES ............................................................................... 23 FIGURE 13 : EVOLUTION DU PRIX DES ENERGIES ............................................................................................................... 24 FIGURE 14: SCHEMA POUR LA RT EXISTANTE ................................................................................................................... 27 FIGURE 15: EVOLUTION DES TEMPERATURES SONDES ET SIMULATION PLEIADES DU LUNDI 15 AU DIMANCHE 21 NOVEMBRE MINUIT POUR LA SALLE C27 (BATIMENT 13, 2EME ETAGE, FAÇADE SUD OUEST) ....................................................................... 37 FIGURE 16 : COMPARAISON DES TEMPERATURES MESUREE PAR LES SONDES ET DES SIMULATIONS UTILISANT DES DONNEES DIFFERENTES ...................................................................................................................................................................... 38 FIGURE 17 : EVOLUTION DE LA TEMPERATURE POUR LE BATIMENT 13 .................................................................................. 41 FIGURE 18 : ZOOM DE L’EVOLUTION DE LA TEMPERATURE SUR LA SEMAINE TYPE .................................................................... 42 FIGURE 19 : EMPLACEMENT SONDE SALLE DES PROFS........................................................................................................ 42 FIGURE 20 EMPLACEMENT SONDE VIE SCOLAIRE............................................................................................................... 42 FIGURE 21 COMPARAISON DE LA TEMPERATURE ET DE L'ECLAIREMENT ................................................................................. 43 FIGURE 22 : EVOLUTION DE LA TEMPERATURE DU BATIMENT 14 ......................................................................................... 44 FIGURE 23 EMPLACEMENT DES SONDES DANS LE BUREAU DU PROVISEUR ET DANS LA VIE SCOLAIRE ............................................ 45 FIGURE 24 : EVOLUTION DE LA TEMPERATURE DANS LES SALLES D04 ET D12 ........................................................................ 46 FIGURE 25 : EVOLUTION DE LA TEMPERATURE DES SALLES DE TP ET D'INFORMATIQUE ............................................................. 46 FIGURE 26 EVOLUTION DES TEMPERATURES DANS L’ATELIER............................................................................................... 47 FIGURE 27 : EMPLACEMENT DES SONDES ATELIER PRODUCTIQUE ......................................................................................... 47 FIGURE 28 : GRADIENT DE TEMPERATURE DANS L’ATELIER PRODUCTIQUE ............................................................................. 48 FIGURE 29 : PLAN DU BATIMENT ET NUMEROTATION DES FAÇADES ...................................................................................... 49 FIGURE 30 : PHOTOS DANS LE VISIBLE ET DANS L’INFRAROUGE DU CDI ................................................................................. 50 FIGURE 31 : CLICHE INFRAROUGE DE LA FAÇADE 1 ET ZOOM DE MENUISERIES DE LA FAÇADE 1. LEGENDE : 1 (BATI) ; 2 (VOLET) ; 3 (DOUBLE VITRAGE) ; 4 (SIMPLE VITRAGE) ................................................................................................................ 51 FIGURE 32 : CLICHE INFRAROUGE FAÇADE 2, PIGNON SUD ................................................................................................. 52 FIGURE 33 : CLICHE INFRAROUGE DES PORTAILS METALLIQUES DE LA FAÇADE 4. LEGENDE : 1 (BARDAGE METALLIQUE) ; 2 (PORTAIL METALLIQUE) .................................................................................................................................................... 53 FIGURE 34 : PHOTOS DANS LE VISIBLE ET DANS L’INFRAROUGE DE L’INTERIEURE DE LA SALLE DES PROFESSEURS ............................ 54 FIGURE 35 : PHOTOS DANS LE VISIBLE ET DANS L’INFRAROUGE D’UN EMETTEUR DE LA SALLE DE COURS (C16). ............................. 55 FIGURE 36 : PHOTOS DANS LE VISIBLE ET DANS L’INFRAROUGE D'UN EMETTEUR DANS LE GYMNASE ............................................ 55 FIGURE 37 : PHOTOS DANS LE VISIBLE ET DANS L’INFRAROUGE D’UNE FENETRE DE LA SALLE DES PROFESSEURS.............................. 56 FIGURE 38 : PHOTOS DANS LE VISIBLE ET DANS L’INFRAROUGE D'UNE FENETRE D’UNE SALLE DE COURS ....................................... 56 FIGURE 39 : PHOTOS DANS LE VISIBLE ET DANS L’INFRAROUGE DE LA JONCTION MURS/PLANCHER DE LA SALLE DE REUNION............ 57 FIGURE 40 : PHOTOS DANS LE VISIBLE ET DANS L’INFRAROUGE DE LA JONCTION MURS / PLANCHER DANS LE GYMNASE ................... 57 FIGURE 41 : PHOTOS DANS LE VISIBLE ET DANS L’INFRAROUGE D'UN PONT THERMIQUE LINEIQUE DANS LE GYMNASE ..................... 58 FIGURE 42 : PHOTOS DANS LE VISIBLE ET DANS L’INFRAROUGE DE L'EMPLACEMENT D'UN EMETTEUR DANS LE GYMNASE................. 58 FIGURE 43 : PHOTOS DANS LE VISIBLE ET DANS L’INFRAROUGE DE LA PAROI DU GYMNASE DONNANT SUR LE PREAU ....................... 59 FIGURE 44 EVOLUTION DE L’HUMIDITE ET DE LA TEMPERATURE DANS L’ATELIER ELECTRICITE PENDANT LA JOURNEE DU 02 DECEMBRE 2010 .............................................................................................................................................................. 63 FIGURE 45 : EVOLUTION DE L’HUMIDITE ET DE LA TEMPERATURE DANS LA SALLE C29 PENDANT LA JOURNEE DU 02 DECEMBRE 2010 ...................................................................................................................................................................... 65 FIGURE 46 EVOLUTION DE L’HUMIDITE ET DE LA TEMPERATURE DANS LA SALLE D04 PENDANT LA JOURNEE DU 02 DECEMBRE 2010 67 FIGURE 48 : PLAN D’IMPLANTATION RESPECTIVEMENT POUR LA C24, LE CDI ET L’INTENDANCE ................................................ 79 FIGURE 48 : IMPACT DE LA MAINTENANCE DANS LE RAPPORT ENTRE L'ECLAIREMENT ET L'ECLAIREMENT MOYEN INITIAL (EMI) ........ 81 FIGURE 49 : PLAN DES RESEAUX EST DEBITS D’EXTRACTION DANS LES SANITAIRES .................................................................... 86 FIGURE 50 : PRINCIPE DE LA VENTILATION SIMPLE FLUX ..................................................................................................... 88 21/01/2011 7 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT FIGURE 51 : PRINCIPE DE LA VENTILATION DOUBLE FLUX .................................................................................................... 88 FIGURE 52 : SCHEMA DE PRINCIPE DE LA VENTILATION DOUBLE FLUX DU REZ-DE-CHAUSSEE DU BATIMENT 13 .............................. 92 FIGURE 53 : VUE DE L'ATELIER AVEC OUVRANTS PERMETTANT LA VENTILATION NATURELLE ....................................................... 96 FIGURE 54 : VUE DES PORTAILS DE L'ATELIER UTILISES ENTRE AUTRE POUR LA VENTILATION NATURELLE ....................................... 97 FIGURE 56: BESOINS EN CHAUFFAGE BAT 13 ET 15 .......................................................................................................... 99 FIGURE 57 : SCHEMA DE PRINCIPE DE L'ISOLANT INTERIEUR .............................................................................................. 100 FIGURE 57 : BESOINS EN CHAUFFAGE BAT 13 ET 15 HORS ATELIER .................................................................................... 101 FIGURE 58 : BESOINS EN CHAUFFAGE ATELIER ................................................................................................................ 101 FIGURE 61 : BESOINS EN CHAUFFAGE BATIMENT 13 ....................................................................................................... 102 FIGURE 61 : BESOINS EN CHAUFFAGE BATIMENTS 13 ET 15 HORS ATELIER........................................................................... 105 FIGURE 62 : BESOINS EN CHAUFFAGE ATELIER ................................................................................................................ 105 FIGURE 64 : SCHEMA DE PRINCIPE DE L'ISOLANT FAÇADE ................................................................................................. 106 FIGURE 63 : FAÇADE AVANT ISOLATION PAR L'EXTERIEUR ................................................................................................. 107 FIGURE 64 : FAÇADE APRES ISOLATION PAR L'EXTERIEUR .................................................................................................. 107 FIGURE 67 : BESOINS EN CHAUFFAGE DES BATIMENTS 13 ET 15 HORS ATELIER ..................................................................... 108 FIGURE 69 : BESOINS EN CHAUFFAGE DU BATIMENT 14 ................................................................................................... 109 FIGURE 70: BESOINS CHAUFFAGE ATELIER ..................................................................................................................... 110 FIGURE 68 : EFFICACITE DE LA SURVENTILATION NOCTURNE.............................................................................................. 111 FIGURE 69 : EVOLUTION DU NOMBRE D’HEURES AU DESSUS DE 28°C POUR CHAQUE ZONE .................................................... 111 FIGURE 74 : SYSTEME DE DOUBLAGE ACOUSTIQUE DE PLAFOND ........................................................................................ 114 FIGURE 75: REPRESENTATION DE CHAPE FLOTTANTE ....................................................................................................... 114 FIGURE 72: CAISSON A BAFFLES ACOUSTIQUES TYPE TROX XSA ......................................................................................... 116 FIGURE 77 ISOLA HY ................................................................................................................................................ 118 FIGURE 78 ISOLANT OPTIMA SONIC............................................................................................................................. 119 FIGURE 79 GAIN POUR UN MUR DE BRIQUES CREUSES ..................................................................................................... 119 FIGURE 80 : CLOISON 98/48 ..................................................................................................................................... 120 FIGURE 77 : REPARTITION DE L'ECLAIREMENT AVANT ET APRES MAINTENANCE ..................................................................... 121 FIGURE 78 : REPARTITION DE L’ECLAIREMENT AVEC L’INSTALLATION PRECONISEE.................................................................. 123 FIGURE 83 : RIDEAU DU CDI ...................................................................................................................................... 124 FIGURE 80 : REPARTITION DE L’ECLAIREMENT APRES LA PRECONISATION ............................................................................. 125 FIGURE 81 : REPARTITION DE L’ECLAIREMENT DE LA SALLE C24 APRES MODIFICATION DE L’INSTALLATION ................................. 128 FIGURE 82 : PLAN DU BATIMENT 15, AVEC ACCESSIBILITE POUR HANDICAPES....................................................................... 131 FIGURE 83 : BATIMENT 15 AVEC RAMPE TOUT LE LONG ................................................................................................... 131 FIGURE 84 : VUE DE LA RAMPE DE 10 M DE LONG .......................................................................................................... 131 FIGURE 85: MARCHES DU BATIMENT 15 ...................................................................................................................... 131 FIGURE 86: PLAN DES "ESCALIERS 21" DU BATIMENT 15................................................................................................. 132 FIGURE 87 SCHEMA DE LA RAMPE DANS LE BATIMENT 15 ................................................................................................ 132 FIGURE 92: DONNEE METEOROLOGIQUES SUR TOULOUSE................................................................................................ 133 FIGURE 93: RENDEMENT ANNUEL EN FONCTION DE L’INCLINAISON .................................................................................... 134 FIGURE 90: PANNEAUX PV TENESOL TE1300............................................................................................................... 134 FIGURE 95: OMBRE PORTEE ET ESPACEMENT DES MODULES PV ........................................................................................ 134 FIGURE 96: IMPLANTATION DES PANNEAUX .................................................................................................................. 135 FIGURE 97: CARACTERISTIQUES DE L'ONDULEUR ............................................................................................................ 135 FIGURE 94: SURCHAUFFES LORS D'UNE JOURNEE TYPE..................................................................................................... 137 FIGURE 95: BRISE SOLEIL ........................................................................................................................................... 138 FIGURE 96 : COMPARAISON DES CONSOMMATIONS POUR LE BATIMENT REGLEMENTAIRE ....................................................... 142 FIGURE 97 : COMPARAISON DES CONSOMMATIONS POUR LE BATIMENT AMELIORE ............................................................... 143 FIGURE 98 : COMPARAISON DES DIFFERENTES COMBINAISONS DE PRECONISATION ............................................................... 144 21/01/2011 8 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT FIGURE 101: FENETRE TYPE DU LYCEE .......................................................................................................................... 149 FIGURE 102: FENETRE DU TOIT DE L'ATELIER ................................................................................................................. 149 FIGURE 103: FENETRE DE TOIT DU COULOIR DE L'ADMINISTRATION.................................................................................... 149 FIGURE 104: FENETRE DES SALLES DE COURS AVEC COFFRE DE VOLETS ROULANTS ................................................................. 149 FIGURE 105: FAÇADE DU LYCEE AVEC LES VOLETS ROULANTS............................................................................................. 149 FIGURE 106 CHAUFFERIE DU LYCEE ............................................................................................................................. 150 FIGURE 109: EXEMPLE D'UN EMETTEUR DANS UNE SALLE ................................................................................................ 151 FIGURE 109: EXEMPLE D'UN EMETTEUR DANS LES VESTIAIRES ........................................................................................... 151 FIGURE 109: PLAN DE MASSE DU BATIMENT AVEC LES VALEURS LIMITES D'ISOLEMENT DE FAÇADE DNAT .................................... 152 FIGURE 110: MAILLAGE D'UNE SALLE DE COURS POUR MESURER LA TEMPERATURE DE L'AIR .................................................... 169 FIGURE 111 ISOLEMENT HORIZONTAL ENTRE LOCAUX (CAS GENERAL)................................................................................. 177 FIGURE 112 ISOLEMENT HORIZONTAL ENTRE LOCAUX (AUTRES CAS)................................................................................... 177 FIGURE 113 ISOLEMENT ENTRE CIRCULATION COMMUNE ET LOCAL .................................................................................... 177 FIGURE 114 ISOLEMENT VERTICAL ............................................................................................................................... 178 FIGURE 115 GEOMETRIE DE LA METHODE DU HAUT-PARLEUR ........................................................................................... 179 21/01/2011 9 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Avant-propos Depuis maintenant plusieurs années et de plus en plus aujourd’hui, l’écologie est au cœur de tous les débats. Le réchauffement climatique et les problèmes liés à l’énergie (diminution des stocks d’énergie fossile), causes les plus sensibles de la problématique environnementale, sont devenus une préoccupation collective. Les populations des pays développés qui sont les plus gros consommateurs d’énergie, se sentent concernés et tendent à concevoir ou rénover les bâtiments afin qu’ils soient moins énergivores. La France fait partie de ces pays et l’état, afin de promouvoir et d’entretenir le concept de bâtiment économe et écologique, a mis en place des incitations fiscales pour la construction de bâtiments basses consommations (label BBC) et plus généralement pour l’utilisation des nouvelles énergies dites renouvelables. De ce fait, en quelques années seulement, il s’est produit une « explosion » des marchés autour de ce concept. Un des marchés qui s’est ouvert est celui de l’audit énergétique. Principalement réalisé sur des constructions existantes, l’audit consiste en une série de récoltes d’informations, de mesures et d’analyses afin de définir les défauts énergétiques d’un bâtiment et de proposer des solutions pour rendre ce dernier plus économique et écologique. Aujourd’hui, le secteur du bâtiment est l’un des postes les plus importants dans la part des consommations énergétiques. Que ce soit avec la réglementation thermique ou bien le grenelle de l’environnement, il se doit de respecter des objectifs de plus en plus stricts en matière de consommation d’énergie et de rejet de gaz à effet de serre. Selon l’ADEME, le secteur du bâtiment représente en Midi-Pyrénées 31% des émissions de CO2 et 45% de la consommation énergétique. C’est pourquoi la région MidiPyrénées a adopté un Plan Régional pour les « bâtiments économes en Midi-Pyrénées » pour la période 2008 à 2013. Le concept retenu de « Bâtiments économes » correspond à des bâtiments économes en énergie, limitant les impacts environnementaux et confortables pour les usagers. Le présent rapport concerne la réalisation d’un audit énergétique et confort sur le lycée professionnel Renée Bonnet. La promotion 2010-2011 du Master Professionnel Génie de l’Habitat a été missionnée pour l’effectuer et grâce aux compétences pluridisciplinaires de la formation, l’audit abordera plusieurs problématiques majeures pour la réhabilitation et l’exploitation rationnelle de ce lycée. Aussi, cet audit et celui du lycée Bellevue réalisé par la seconde partie de la promotion, pourront servir de base de réflexion pour la rénovation d’autres établissements d’enseignement de la région Midi-Pyrénées. Ce rapport précise le contenu et les modalités de réalisation de cette étude ainsi que les préconisations à mettre en œuvre. 21/01/2011 10 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Introduction et objectifs L'audit énergétique du Lycée Renée Bonnet doit permettre, à partir d’une analyse détaillée des différents bâtiments qui le composent, de localiser, de caractériser tous ses défauts et de proposer des améliorations tout en dressant une proposition chiffrée et argumentée d’économie d’énergie. L’analyse consistera à faire un état des lieux de la performance énergétique et du confort dans le lycée Renée Bonnet. Ensuite grâce à divers outils et aux connaissances apportées par la formation Génie de l’Habitat, des solutions efficaces seront proposées pour optimiser les performances énergétiques du bâtiment afin de minimiser son impact environnemental. Des solutions concrètes seront cherchées pour améliorer le confort thermique, acoustique et visuel de tous les occupants. La démarche est la suivante : Procéder dans un premier temps à plusieurs visites du site afin de déterminer les caractéristiques intrinsèques du bâtiment (enveloppe et équipements techniques). Sensibiliser les occupants à notre démarche. Procéder à une planification détaillée de la démarche et à une définition des divers protocoles afin de garantir la qualité des analyses et des résultats. Relever les grandeurs physiques relatives au comportement thermique du bâtiment sur une durée d’un mois et demi, grâce à des sondes de température, d’humidité et d’éclairement. Réaliser une enquête auprès des usagers et utilisateurs pour déceler les sources d’inconfort dans les bâtiments audités. Sensibiliser les occupants aux économies d’énergie. Réaliser sur une journée, une campagne de mesure plus large pour visualiser les ambiances thermiques et relever les performances acoustiques, les éclairements minimums et les vitesses d’air dans les différents locaux. Créer un modèle du bâtiment avec un logiciel de simulation thermique dynamique. Effectuer des simulations thermiques dynamiques afin de vérifier la pertinence de plusieurs pistes d’amélioration. 21/01/2011 11 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT C’est dans cette logique que le présent rapport sera structuré. Après avoir réalisé un descriptif du site, que ce soit au niveau du climat, du bâti, des installations techniques ou des consommations, la démarche de l’audit réalisé sera décrite en explicitant d’une part les normes en vigueur s’appliquant au bâtiment et d’autre part, tous les moyens mis en œuvre pour sa réalisation. Les résultats des différentes campagnes de mesures effectuées seront, par la suite, traités et analysés. Ensuite, dans la perspective d’une rénovation des bâtiments, il sera expliqué et listé toutes les modifications réglementaires à apporter pour une mise aux normes du lycée. L’aboutissement d’un audit énergétique est de proposer des préconisations afin d’améliorer les bâtiments d’un point de vue énergétique. Aussi, après avoir donné quelques conseils et recommandations sur l’utilisation et la maintenance des bâtiments, des préconisations seront établies. La pertinence de chacune d’elles sera étudiée, argumentée par l’estimation de leur investissement financier et des gains énergétiques qu’elles engendreraient. Enfin, il sera effectué différentes combinaisons de préconisations afin de proposer des améliorations efficaces à différents niveaux de performances. 21/01/2011 12 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT I. Descriptif du site I.1. Climat région toulousaine et données météo Toulouse se trouve à la jonction des trois types de climats tempérés. On y trouve un climat tempéré océanique, l’influence méditerranéenne et continentale, caractérisé par un été sec et très chaud, un automne bien ensoleillé, un hiver doux et un printemps marqué par de fortes pluies et des orages violents. Les vents dominants sont, par ordre d'importance, le vent d'ouest (amenant généralement l'humidité de l'océan Atlantique), le vent d'autan (venant du sud-est) et le vent du nord, nettement moins fréquent et généralement froid et sec (amenant l'air de masses anticycloniques froides placées sur le nord de l'Europe). Figure 1: Précipitations annuelles relevées par Météo France Figure 2: Températures annuelles relevées par Météo France Toulouse connaît en moyenne 24 jours de fortes chaleurs (avec des températures pour quelques heures supérieures à 35°C) et 33 jours de gel par an. La température moyenne annuelle est de 13,4°C et l’ensoleillement y est soutenu avec plus de 2010 heures d’insolation moyenne par an (moyenne nationale à 1973 h/an) [1]. Pour illustrer ces données générales énoncées, les Figure 1, Figure 2 et Figure 3 représentent les courbes de pluviométrie, de température et d’ensoleillement de Météo France pour l’année 2010. 21/01/2011 13 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Pour les données météo nécessaires à nos simulations thermiques dynamiques, le fichier météo TRNSYS qui renseigne des données moyennes (sur trente ans) de température, d’humidité relative, de pression atmosphérique, d’ensoleillement, etc., est utilisé. Figure 3 : Courbe d'ensoleillement relevée par Météo France Au regard de la Réglementation Thermique 2005, le lycée se situe en zone climatique H2c et est ainsi sujet à ses spécificités [2]. 21/01/2011 14 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT I.2. Descriptif du site Le lycée Renée Bonnet est situé sur le campus de l’Université Paul Sabatier, il est à une centaine de mètres de la route de Narbonne. Le domaine de l’étude se limite aux bâtiments C et D, comme mentionné sur la Figure 4. N Adresse postale : Lycée Professionnel Renée Bonnet 118 Route de Narbonne, 31400 Toulouse Bâtiments non audités : IUFM Restauration restauration Bâtiments audités : Bâtiment C : Salles de classe, foyer et vie scolaire ainsi que l’extension CDI et administration Figure 4: Plan du site Bâtiment D : Ateliers et salles TP 21/01/2011 15 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT I.3. Périmètre de l’étude L’audit énergétique et confort se limite au bâtiment anciennement appelé 13, 14, 15 soit une surface SHON de 8242 m². Le Tableau 1 présente la répartition de ces surfaces au niveau de la partie étudiée, les différents bâtiments sont indiqués sur la Figure 5. SURFACE Shon (m²) BAT. 10 1S à +1 Circulation/Externat/Administration/Restauration/Autres locaux 4420 BAT. 11 RDC Autres locaux 110 BAT. 12 RDC Chaufferie 67 BAT. 13 1S à +2 Circulation/Externat/Administration/Enseignement/Infirmerie/Autres locaux 3419 BAT. 14 RDC à +1 Circulation/Administration/Direction/CDI/Sport 1194 BAT. 15 RDC à +1 Circulation/Externat/Administration/Enseignement/Ateliers/Autres locaux 3629 BAT. 16 RDC Accueil 15 12854 Surface Totale (m²) 8242 (soit 64%) Surface Totale de l'étude en m² (Bât. 13-14-15) BÂTIMENT NIVEAUX FONCTION(S) Tableau 1: Récapitulatif des surfaces N Figure 5 : Plan de masse et répartition des zones 21/01/2011 16 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT I.4. Enveloppe La construction des bâtiments date des années 1970 sans plus de précision et l’extension avec le bâtiment administratif et le CDI date de 1998-99. Une réhabilitation a été opérée sur les menuiseries du bâtiment C en remplaçant les ouvrants par du double vitrage. Figure 6 : Photo extérieure du lycée Tout d’abord le bâtiment C, est de type R+2 et sa construction est antérieure à 1973, date de la première règlementation thermique. Une vue d’ensemble de l’extérieur permet de juger de l’ancienneté (Figure 6). Il ne dispose d’aucune isolation de l’enveloppe. Le système constructif est de type « poteau-poutre » avec planchers hourdis ou dalles béton et toiture terrasse gravillonnée. Les menuiseries types de ce bâtiment, sont en aluminium avec double vitrage pour la partie coulissante et un simple vitrage pour la partie fixe (Figure 7). Les coffres de volets roulants sont encastrés dans les murs en béton. 1,5 x 1,4 m PARTIE COULISSANTE AVEC DOUBLE VITRAGE 1,5 x 1,25 m PARTIE FIXE AVEC SIMPLE VITRAGE 0,5 m Figure 7: Schéma d'une menuiserie de la vie scolaire Pour l’utilisation, ce bâtiment est constitué au rez-de-chaussée de la salle des professeurs, du foyer des élèves, de la vie scolaire, d’une salle de permanence, d’une infirmerie et d’un gymnase. Les salles au R+1 et R+2 sont essentiellement des salles de cours classiques. 21/01/2011 17 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Une aile du bâtiment C (anciennement bâtiment 14) est constituée du CDI orienté au Sud-ouest et des bureaux administratifs orientés Nord-Ouest/ Nord-est. La composition des parois est difficile à définir, un bardage extérieur aluminium est installé. Les menuiseries sont plus récentes, en aluminium avec double vitrage et coffres de volets roulant monoblocs intérieurs (Figure 8). Ce bâtiment dispose aussi d’une toiture terrasse. 1,2 m DOUBLE VITRAGE 1,2 m Figure 8 : Schéma d'une menuiserie typique du bâtiment C La troisième partie de l’étude est le bâtiment 15 constitué des ateliers productiques et électrotechniques ainsi que de plusieurs salles de TP et des vestiaires. Il est de plain pied et sa construction, comme le bâtiment C, est antérieure à 1973. La seule réhabilitation dont il fut l’objet, concerne, comme l’ensemble du lycée (mis à part la partie CDI + Administration), le remplacement des menuiseries extérieures des salles de classes. La date de cette réhabilitation n’a pu être définie. Le système constructif est aussi de type « poteaux-poutres » avec une toiture terrasse gravillonnée pour les salles et une surélévation métallique pour l’atelier. La composition des panneaux qui constituent la couverture et l’étanchéité est inconnue. La structure métallique de la surélévation supporte 20 skydômes de 4 m2 pour l’apport de lumière naturelle et pour garantir le désenfumage. Les caractéristiques de ceux-ci restent inconnues. Il faut aussi noter qu’il y a une porte métallique de grande hauteur avec des infiltrations d’air importantes. L’atelier constitue une partie intéressante de notre étude avec des problématiques particulières : un grand volume, de forts apports internes, etc. Le nombre de machine est conséquent (une vingtaine), leur taille et leur puissance le sont également. La puissance installée est supérieure à 200 kW, cependant les machines ne fonctionnent jamais simultanément à pleine puissance. Leur utilisation est sporadique et de ce fait, implique un foisonnement important de cette puissance. 21/01/2011 18 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT I.5. Equipements I.5.a. Chauffage • Production : La production d’eau chaude du réseau de chauffage du lycée est assurée par une chaufferie centrale constituée de 3 chaudières en cascade de 730kW chacune. Celles-ci assurent aussi la production de chaleur pour le bâtiment de l’IUFM accolé. Ensuite plusieurs sous-stations sont disposées au pied de chaque bâtiment avec un départ par façade. Le démarrage des chaudières est fonction des besoins de l’ensemble des bâtiments. • Emission : Le bâtiment 13 est équipé de convecteurs à eau chaude. Le bâtiment 14 est équipé de radiateurs en réseaux bitube pour les bureaux d’administration et le gymnase et de ventilo-convecteurs pour le CDI. Le bâtiment 15 est équipé de convecteurs dans les salles de TP et d’aérothermes pour les grands volumes des ateliers. • Programmation / Régulation: La régulation du chauffage du lycée se fait par action PI sur la vanne 3 voies branchée en mélange à chaque départ des circuits de chauffage. En effet la température de sortie des chaudières est constante à 80°C. On peut voir sur la Figure 9: Schéma de principe d’un départ d’une sous-station du lycée Figure 9: Schéma de principe d’un départ d’une sous-station du lycée La régulation se fait ainsi par ouverture du by-pass de cette vanne 3 voies en suivant des lois d’eau fixant les températures de consigne fonction de la température extérieure. Ces lois d’eau sont différentes pour chaque façade de chaque bâtiment afin de répondre au mieux au besoin des bâtiments. Celles-ci sont définies en fonction de plusieurs modes de programmation. Il existe en effet pour la programmation de ce lycée trois modes de chauffage: le mode normal : L 5h30 à 18h30 MMJV 21/01/2011 6h30 à 18h30 19 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT le mode réduit en dehors de ces heures et le week-end, le mode hors gel démarré par commande manuelle pendant les vacances en fonction de la nature et de l’activité des bâtiments. Le mode normal est défini par des lois d’eau pour chaque façade de chaque bâtiment avec une possibilité de dérogation sur demande au Service de Gestion de l’Energie (SGE). Le mode réduit suit la même loi d’eau avec un diminution de 20°C des températures de consigne de départ d’eau avec un minimum fixé. Le mode hors gel est défini de la même façon avec une diminution de la température de consigne de 35°C et un minimum fixé. Ces valeurs ont été définies par le SGE pour chaque bâtiment. Par exemple pour la façade Est du bâtiment C, une consigne de 75°C de température de départ d’eau est fixée pour -20°C de température extérieure, à 65°C pour -5°C à l’extérieur et 25°C pour 20°C. La Figure 10 représente cette loi en régime normal dont les équations sont Tdépart = - ଵ ଵହ Text + 57 pour Text < -5°C Tdépart = - 1,6 Text + 57 pour Text > -5°C. Figure 10: Loi d'eau en régime normal Une correction est ensuite effectuée en fonction de la température intérieure pour suivre au mieux les besoins du bâtiment. Cette correction est définie comme pour les lois d’eau par façade par bâtiment, en fonction de l’orientation, de l’occupation et de l’activité des locaux. La correction se base sur la température intérieure d’une pièce représentative du comportement thermique de chaque façade. Celle-ci agit en modifiant les consignes de température. 21/01/2011 20 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Le Tableau 2 représente les valeurs des corrections pour la façade Est du bâtiment C en fonction de la température intérieure représentative. On peut de plus voir sur la Figure 10 les variations engendrées sur les consignes de température sur les départs des circuits. T intérieure Correction 18 °C +20% 20 °C 0% 21 °C 0% 22 °C -20% Tableau 2: Correction fonction des températures intérieures Ainsi pour les trois bâtiments audités, il existe six lois d’eau en fonction d’une sonde de température extérieure et des corrections fonction de six sondes de températures intérieures. Le calibrage et le positionnement des sondes sont donc primordiaux pour le bon fonctionnement de cette régulation. La sonde de température extérieure est placée sur une façade plein Nord à 2/3 de sa hauteur et les sondes de températures intérieures sont placées dans les salles les plus déperditives. Ces dernières sont représentatives de l’usage des salles de chaque façade. I.5.b. Ventilation Le renouvellement d’air neuf des locaux s’effectue par les ouvrants à savoir l’ouverture des fenêtres par les occupants. Une menuiserie sur 2 est équipée d’entrée d’air et de ce fait, un certain débit d’air neuf entre dans les locaux. Mais ce débit est aléatoire car aucun système de ventilation n’est présent. Le bâtiment 14, constitué du CDI et des bureaux administratifs à l’étage et du gymnase au rez-de-chaussée, est équipé d’une ventilation simple flux qui assure l’extraction d’air dans ces locaux. Les blocs sanitaires semblent être équipés de réseaux d’extraction mécanique contrôlée (VMC). I.6. Consommations Afin de mener à bien la mission de l’audit énergétique du Lycée Renée Bonnet, il est indispensable de connaître les consommations en énergies et fluides des bâtiments. Une feuille des dépenses de viabilisation regroupant les données des trois dernières années ainsi que les prévisions pour 2010 est utilisée. Le Tableau 3 regroupe les données caractéristiques pouvant servir à l’étude. 21/01/2011 21 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Outre l’eau, il y a trois types d’énergies consommées : le gaz, l’électricité et le chauffage. Bien que la chaufferie du lycée fonctionne au gaz, son utilisation pour l’alimentation des chaudières est donnée dans la feuille des dépenses par le poste nommé « chauffage ». Le poste « gaz » ne prend pas en compte la consommation de gaz de la chaufferie. Le gaz n’entrera pas dans l’étude. En effet, le lycée comprend une partie hôtellerie avec de grandes cuisines, la consommation de gaz s’effectue dans cette partie du lycée, partie qui n’entre pas dans le cadre de l’audit. Les consommations en chauffage sont au centre de l’étude. Tableau 3: Tableau de consommations I.6.a. Évolution des consommations La Figure 11 montre l’évolution des consommations énergétiques du lycée de 2007 à 2010. Les consommations en électricité et gaz ne varient que très légèrement. Au contraire, les consommations de chauffage varient fortement notamment en 2008 où elles chutent. Après avoir vérifié sur le site de Météo France, il est apparu que les mois de janvier, février et mars ont été particulièrement doux cette année là, ce qui peut expliquer la baisse conséquente des consommations en chauffage. Mais ce n’est peut-être pas la seule explication. En effet, lors d’une rencontre avec les agents du SGE en charge du lycée, il a été énoncé qu’une partie du bâtiment de restauration fut restaurée cette année là. De ce fait, l’alimentation des réseaux de chauffage des parties du bâtiment concernées a été coupée. La baisse significative de la consommation en 2008 peut être expliquée par ces deux facteurs. 21/01/2011 22 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Figure 11: Evolution des consommations ces 4 dernières années Remarque : Le fait que les consommations de gaz varient très peu et qu’elles ne suivent pas celles du chauffage atteste l’hypothèse initiale : le poste « gaz » correspond uniquement à la consommation de gaz des cuisines. Figure 12 : Dépenses totales en énergies ces 4 dernières années La Figure 12 montre l’évolution des dépenses énergétiques annuelles du lycée de 2007 à 2010. L’influence de la diminution de la consommation de chauffage en 2008 est mise en avant. Outre cette baisse, la tendance est à la hausse à cause de l’augmentation des consommations, mais également à celle des prix des énergies comme il apparaît sur la Figure 13. 21/01/2011 23 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Figure 13 : Evolution du prix des énergies Cette augmentation, du fait de l’inflation et des hausses régulières des prix par les fournisseurs en énergie, va continuer dans le temps. Les dépenses énergétiques du lycée ne cesseront d’augmenter. L’audit a pour but de proposer des solutions afin de réduire les dépenses dans ces postes et de minimiser l’impact des hausses de prix sur le budget du lycée. I.6.b. Consommation moyenne du Lycée Afin de ne pas fausser les valeurs moyennes, les chiffres de l’année 2008, qui sont très différents de ceux des autres années, ne sont ici pas pris en compte. En effectuant la moyenne des consommations énergétiques du lycée sur trois années, 2007, 2009 et 2010 (en appliquant le coefficient de 2,58 sur l’électricité), CTOT = 2 205 015 kWhep/an. La surface totale du lycée étant de : 12854,42 m², CTOT/m² = 172 kWhep/m².an. L’une des données pertinentes est la consommation de chauffage : CChauffage/m² = 62 kWhep/m².an. Compte tenu de la vétusté des bâtiments et de l’absence d’isolation, ces chiffres n’apparaissent pas comme très importants. En effet, selon l’ADEME, dans le secteur du bâtiment, la consommation moyenne annuelle d'énergie est proche de 400 kWhep/m².an, la part de chauffage représente la moitié de ce chiffre. Bien que cette valeur représente une moyenne nationale, les résultats sont très en dessous. Cela peut s’expliquer par le fait que certains locaux ont probablement des consignes de température plus basses, locaux comme les ateliers ou le bâtiment hôtellerie restauration qui, de plus, représentent des surfaces non négligeables. 21/01/2011 24 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT I.6.c. Bilan sur les consommations Grâce à ces données et leur analyse, on observe le profil des consommations et dépenses énergétiques du lycée Renée Bonnet. Mais leur exploitation est limitée par le fait que ces données sont celles du lycée et non bâtiment par bâtiment. En effet, le lycée est composé de plusieurs bâtiments à destinations diverses (ateliers, salles de cours, restauration). Il est donc difficilement concevable de prendre en compte une moyenne ou d’utiliser des ratios pour pouvoir prétendre déterminer les consommations des différents bâtiments qui font l’objet de l’audit. Voici donc la limite de l’analyse des données sur les consommations. Ces consommations pour chaque bâtiment sont déterminées à l’aide des simulations thermiques dynamiques, en tentant de faire corréler les résultats avec les informations exploitables. . 21/01/2011 25 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT II. Démarche de l’audit Pour éviter de proposer des solutions inadaptées, il est important de connaître l’intégralité du projet avant travaux. Chaque bâtiment fait l'objet d'un examen approfondi, concernant aussi bien la structure, l’enveloppe du bâtiment, les réseaux électriques, les équipements et les conditions d’utilisation des locaux. Afin de permettre le bon déroulement de cet audit, une démarche est donc à suivre : Identifier les normes en vigueur appliquées à ce type de bâtiment. Réaliser des mesures sur un mois et demi grâce à l’emplacement de diverses sondes. Obtenir d’autres informations concernant le bâtiment et principalement le confort qu’il procure en réalisant une journée de mesure, comportant des relevés ainsi qu’une distribution de questionnaires. Modéliser les bâtiments avec des logiciels de simulation thermique dynamique. Les points faibles ainsi identifiés vont pouvoir être corrigés au travers d’améliorations. En ce qui concerne l’organisation du projet, des réunions organisées hebdomadaires vont permettre de mettre au point un planning prévisionnel et un planning suivi. Ces derniers décrivent les tâches à faire et comparent la réalité avec le prévu. Ils sont réalisés à l’aide du logiciel MS Project 2003. Ces deux plannings se trouvent en Annexe 7 avec les fiches commentaires associées permettant une meilleure compréhension. 21/01/2011 26 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Les normes en vigueur Les normes suivantes sont des documents de référence qui apportent des réponses à des questions techniques, sur des produits, des équipements ou des services. Elles servent de base à l’étude des bâtiments et peuvent être appliquées au lycée Renée Bonnet. (Annexe 1) • Règlementation thermique de l’existant La réglementation thermique (RT) pour les bâtiments existants s’articule selon deux types de modalités : d’une part, la RT existante « globale » (c'est-à-dire le calcul complet), pour les rénovations importantes de bâtiments de plus de 1000 m² et postérieurs à 1948 et d’autre part, la RT existante « élément par élément », (vérification de la conformité des différents éléments constituant le système énergétique qu’est le bâtiment), applicable dans tous les autres cas (Figure 14). Figure 14: Schéma pour la RT existante Dans notre cas, la rénovation des bâtiments s’appuie sur la règlementation thermique de l’existant pour : un bâtiment d’une surface supérieure à 1000 m², avec des coûts de travaux de rénovation thermique inférieurs à 25 %. La RT éléments par éléments ne concerne théoriquement que ce que l’on souhaite changer. La RT n’est pas rétroactive, les éléments qui ne vont pas être changés ne sont pas concernés par la réglementation. A l’aide de l’arrêté du 3 mai 2007 relatif aux caractéristiques thermiques et à la performance énergétique des bâtiments existants [4], les points suivants sont à traiter : enveloppe du bâtiment, chauffage, production d’ECS, refroidissement, ventilation, éclairage des locaux. 21/01/2011 27 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT • Éclairage Lors de l’audit de l’établissement Renée Bonnet, l’éclairage est pris en compte. C’est pourquoi la réglementation en vigueur a été étudiée en amont. Les textes réglementaires relatifs au bâtiment sont : d’un point de vue sécurité, le décret n°88-1056 du 14/11/1988. la norme relative à l’éclairagisme NF EN 12464-1, qui donne l’éclairement à respecter dans les différentes pièces et pour les différentes activités. l’article R 128 du code de la construction et de l'habitation pour les réglementations sur l’éclairage de sécurité. • Règlementation acoustique Les bâtiments d’enseignements sont soumis à plusieurs réglementations acoustiques, et ceci afin d’assurer un confort et une protection acoustique aux utilisateurs présents en leur sein. Le lycée Renée Bonnet, réalisé dans les années 70, doit respecter les valeurs limites fixées par les différentes règlementations en vigueur, à savoir : Arrêté du 30 mai 1996 relatif aux bruits aériens extérieurs. Décret du 19 juillet 2006 relatif à la protection des travailleurs. Décret n°2006-1099 du 31 août 2006 relatif à la lutte contre les bruits de voisinage. Arrêté du 25 avril 2003 relatif à la limitation du bruit dans les établissements d’enseignement (dans le cas de travaux de rénovation), Arrêté du 30 août 1990 relatif à la correction acoustique des locaux de travail. • Réglementation électricité N’ayant pas de haute tension sur le lycée, il convient de s’appuyer sur la norme NF C 15-100 [6], qui concerne la règlementation des installations électriques en basse tension. Elle inclut notamment : la protection contre les contacts directs et indirects, les brûlures, les incendies et les explosions. Ces objectifs se trouvent également dans l’arrêté du 19 novembre 2001 (JO du 7 février 2002). Cet arrêté donne des contraintes sur la façon dont doit être conçue une installation, tant pour ce qui est des différents organes de sécurité tels que les disjoncteurs différentiels et les fusibles, que pour l’organisation générale des circuits sur le tableau de distribution ainsi que leur parcours dans l’établissement. 21/01/2011 28 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT • Sécurité incendie La sécurité incendie des bâtiments s’appuient sur l’Arrêté du 25 juin 1980, modifié par l’arrêté du 13 janvier 2004. Type de bâtiment : Les établissements sont classés par type, selon la nature de leur exploitation. Le lycée Renée Bonnet est un Etablissement Recevant du Public (ERP) de type établissement d’enseignement et est donc de type R. Classe de l’établissement : Le lycée compte environ 500 personnes et se classe donc en 3ème catégorie. On pourrait étudier chaque bâtiment indépendamment les uns des autres, cependant ils ne répondent pas aux conditions d’isolement et sont donc considérés comme un seul établissement recevant du public. • Accessibilité Concernant l’accessibilité dans les bâtiments, on se réfère à l’Arrêté du 21 mars 2007 fixant les dispositions prises pour l’application des articles R. 111-19-8 et R. 111-19-11 du code de la construction et de l’habitation relatifs à l’accessibilité pour les personnes handicapées des établissements existants recevant du public et des installations existantes ouvertes au public [7]. Cela concerne essentiellement : les cheminements (horizontales, verticales), les places de stationnement, les équipements. 21/01/2011 29 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT II.1. Mesures sur un mois et demi Pour comprendre le comportement thermique du bâtiment, il est nécessaire d’étudier toutes les parties ou pièces qui s’y trouvent. En effet, une pièce a un comportement différent selon son orientation et les parois qui la composent. Dans le cas du lycée, il n’a pas été possible d’étudier toutes les pièces par manque de matériel disponible à la filière Génie de l’Habitat. Les mesures ont été faites avec des sondes afin de mesurer la température, l’humidité ainsi que l’éclairement, dans des pièces témoins (Tableau 4). salle Sonde Grandeur mesurée KCG08-4 T(°C) et H° salle des professeurs bat 13 rdc (USB 4) volée T(°C) et H° (foyer bat 13 rdc) KH200-12 T(°C), H° et éclairement T(°C), H° et éclairement T(°C), H° et KH200-11 éclairement KH200-9 KH200-2 USB 3 KH200-8 USB 1 (gymnase) vie scolaire proche machine à café sous le comptoir chocolatine au dessus du comptoir en fond de classe côté couloir en fond de classe côté couloir sur la paroi T(°C), H° et déperditive bureau du proviseur éclairement orientée au SudàEst mis Escalier secrétariat sous le hauteur sur T(°C) et H° entre bât 15 administration bât comptoir paroi Nord et bât 14 14, 1er étage secretaire Est loin des parois T(°C), H° et CDI, bât 14 1er étage déperditives, au dessus éclairement du photocopieur T(°C) et H° KH200-10 T(°C), H° et avec sonde éclairement déportée KH101-2 T(°C) et H° KCH08-1 T(°C) et H° USB 2 disposition Du 21/10 au Du 23/11 au 02/12 21/10-23/11 23/11-02/12 23/11 T(°C) et H° salle C23, bât retirée pour 13 2e étage mesure globe noir salle C27, bât retirée pour 13 2e étage mesure globe noir atelier électrotechnique au milieu à 3,5m du sol placée au centre de l'atelier à 4,5 m du sol avec sonde déportée à au fond de proche du atelier salle informatique la salle au portail productique de l'atelier niveau du métallique tableau atelier productique salle de Tp au milieu de l'atelier productique Salle D04, bât 15, rdc Salle D12, bât 15, R+1 au niveau du tableau Au niveau Au niveau du tableau du tableau proche proche luminaire luminaire critère Du 21/10 au 23/11 Du 23/11 au 02/12 demande de confort hygrothermique satsfaisant avec une occupation intermittente demande de confort hygrothermique satisfaisant avec une occupation intermittente Grand volume avec de fort apport interne (sensible et latent) nombreuses paroies déperditives avec occupation continu pour au moins une personne et plus gros effectif de façon intermittente comportement thermique du retirée pour mesure globe noir bâtiment 13 sur la façade Nord Est comportement thermique du retirée pour mesure globe noir bâtiment 13 sur la façade Sud 3 parois déperditives, plainte du niveau de confort d'un maillon décisionnel important (presence d'un radiateur et d'un climatiseur comportement thermique du grand volume avec occupation de bâtiment 13 sur la façade Nord passage, cependant chauffée Ouest local problématique avec une grande surface vitrée sans protection solaire orientée à l'Ouest local intéressant : grand volume avec apport interne important et grande surface de toiture en tole non isolée. De plus pas de cloisonnement avec l'atelier productique. l'atelier productique possède un grand volume des apports internes importants environ 80% de 220 kW de 8h30 à 17h30 4 jours/sem et 1 journée jusqu'à 12h30. De plus il dispose d'une visualisation de l'influence des infiltrations d'air dû au portail petit volume avec de forts apports internes donnant directement sur l'atelier salle avec 3 parois donnant sur l'atelier et 1 sur l'extérieur (Nord Ouest) salle de grand volume avec une paroi déperditive au Nord Est salle de grand volume avec une paroi déperditive au Nord Est et toiture déperditive Tableau 4 : Synthèse du placement des sondes et critères de choix 21/01/2011 30 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT II.2. Journée de mesure et questionnaire Le jeudi 2 décembre, la journée de mesure a lieu au Lycée Renée Bonnet, elle est organisée de 6h à 20h et présente plusieurs intérêts. Tout d’abord, cette journée a pour but d’effectuer le plus de mesures possibles sur toute la zone étudiée du bâtiment afin d’avoir une bonne représentation du comportement du bâtiment durant une journée et également de repérer les caractéristiques et détails du bâti qui peuvent avoir un impact négatif sur les consommations énergétiques. Les paramètres physiques mesurés lors de la journée de mesures concernent les domaines de la thermique, de l’acoustique et de l’éclairage (Annexe 2). Les instruments de mesure et les grandeurs mesurées sont présentés dans le Tableau 5. Les mesures sont faites suivant un protocole précis organisé à cette occasion (Annexe 3). Domaine Matériel Sonde à main Appareil photo thermique Thermique Globe noir Anémomètre à fils chaud ou à hélice Sonde CO2 Acoustique Grandeur mesurée Température, humidité relative et absolue Température de paroi Remarques Permet la détection de l'inconfort dû à une asymétrie du rayonnement Température moyenne de rayonnement thermique Vitesse de l'air Taux de CO2 dans la pièce Énergimètre Ballon Sonomètre intégrateur Apports liés aux auxiliaires Temps de réverbération Niveau sonore Leq et émergence [dBA] Enceintes omni et unidirectionnelle Isolement acoustique vis-à-vis de la transmission aérienne par une paroi Machine à chocs Isolement acoustique vis-à-vis de la transmission solidienne entre locaux Casques antibruit Générateur de bruit blanc/rose Luxmètre Luminancemètre Isolement acoustique Colorimètre Rendu de couleur Éclairement [lux] Luminance [lm] Éclairage Émergence déterminée à partir de la différence de niveaux sonores entre une machine hors service et en service Les enceintes simulent un champ diffus de forte amplitude Protège les opérateurs exposés aux niveaux sonores élevés durant les mesures Utilisé pour générer le sont émis par les enceintes Permet de détecter l'inconfort dû à l'éblouissement Caractérise la qualité de l'éclairage artificiel Tableau 5 : Matériel disponible et grandeur mesurée 21/01/2011 31 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Questionnaire Durant cette journée, des questionnaires pour les élèves et des entretiens pour les professionnels sont programmés pour avoir des informations complémentaires sur : le ressenti des personnes présentes dans le bâtiment (élèves, enseignants, personnels administratifs…), leur niveau d’inconfort s’il y a, éventuellement de confirmer certaines sources d’inconfort. Ceci afin d’orienter les réflexions sur les propositions d’améliorations. Les activités dans le lycée étant différentes, trois types de questionnaires ont été créés, pour : les élèves assis la plupart du temps, les personnes dans l’atelier qui ont un rythme de travail assez important, les utilisateurs (professeurs, personnels administratifs,…) en fonction de leur poste. Grâce au dépouillement du questionnaire, des zones d’inconfort ont été identifiées et la mise en œuvre des préconisations en prenant en compte le point de vue des usagers et utilisateurs sera possible. Présentation : Les questionnaires sont rédigés de façon structurée, afin d’avoir la possibilité de répondre à plusieurs paramètres : que ce soit la situation de la personne dans la salle ou le niveau de gêne s’il y a. Cinq parties peuvent être distinguées : Les renseignements personnels : Où la personne questionnée est-elle située dans la salle (près des fenêtres, d’un radiateur,…), ses données personnelles (afin de déterminer son métabolisme), ainsi que les vêtements qu’elle porte lorsqu’elle répond aux questions. La qualité de l’air : Cette partie concerne uniquement les odeurs perçues à un endroit afin de pointer le manque de ventilation ou autres problèmes de conception dans certains locaux. Le confort thermique : Ces questions permettent de définir l’inconfort que peut ressentir la personne. Pour le personnel administratif il s’agit aussi de savoir s’il peut agir sur la commande de la température. Le confort acoustique : Ces questions visent à définir le confort acoustique dans les locaux et de cibler les sources de gènes (d’où vient le bruit et de quel genre est-il…). Cela va de questions portant sur les bruits provenant des circulations, aux bruits des équipements. Le confort visuel : Cette partie permet de savoir si l’éclairement sur les différents postes de travail (table, ordinateur, machine industrielle) ou circulation (escalier, couloir) est satisfaisant. 21/01/2011 32 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT A la fin de chaque partie, des commentaires peuvent être faits par la personne interrogée, pour donner des explications complémentaires sur la source d’un problème. Mode de passation : ⇒ Questionnaire pour les élèves et l’atelier (Annexe 5): Au début du cours, les étudiants responsables du questionnaire présentent à la classe leur formation et le but de l’intervention. Ils distribuent ensuite ces questionnaires aux élèves. Par la même occasion, des mesures sont effectuées, afin d’observer l’environnement dans lequel les élèves évoluent. Ces derniers répondent alors à la première partie du questionnaire. Un cadre spécifique est inséré à la fin du questionnaire, expliquant à l’élève de ne le remplir qu’à la fin du cours. Il devra y préciser s’il y a eu un changement de tenue vestimentaire, si le niveau de confort thermique est toujours le même. A la fin du cours, les étudiants récupèrent les questionnaires et effectuent les mêmes mesures réalisées au début du cours afin de voir l’évolution des grandeurs physiques due à la présence des élèves. De plus, les étudiants ont en leur possession une fiche permettant de récupérer plusieurs renseignements, dont : le support de cours (tableau à craie,…), le type de revêtement de sol, les anomalies (fenêtre ouverte, cassée,…), afin de prendre aussi en compte plus précisément l’environnement pour le dépouillement des mesures. ⇒ Questionnaire pour le personnel (Annexe 5) : Il s’agit plutôt d’un entretien particulier avec les usagers (professeurs, administration…). Les étudiants questionnent ces personnes séparément et récupèrent leur point de vue sur les ambiances thermique, acoustique, olfactive et visuelle. Ces personnes étant les utilisateurs du bâtiment, ils connaissent mieux les locaux grâce à leur expérience et leurs mobilités dans le lycée. Leurs avis permettent ainsi de mettre plus facilement en évidence des dysfonctionnements ou particularités du lycée, et ceci permet d’appréhender au mieux les différentes sources d’inconfort. Cette journée permet aussi de réajuster les simulations thermiques dynamiques en comparant les relevés de mesures et les températures annoncées par les logiciels de STD. En effet les simulations sont faites sur la base des informations recueillies lors des visites et quelques hypothèses sur la construction du bâtiment et le comportement des usagers, il est donc nécessaire d’affiner les hypothèses en fonction des résultats obtenus pendant la journée de mesure. 21/01/2011 33 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT II.3. Les simulations thermiques dynamiques et hypothèses Pour cet audit, la simulation thermique dynamique est utilisée afin de modéliser le comportement thermique du bâtiment et d’anticiper les consommations de chauffage et les températures moyennes suite aux solutions proposées. Les logiciels utilisés sont Alcyone pour la modélisation et Pléiades + Comfie ainsi que TRNSYS pour la simulation dynamique. L’utilisation de TRNSYS a permis de déterminer les consommations tandis que Pléiades+Comfie ont servi à étudier le confort d’été et l’impact des brise-soleils. Voici les hypothèses qui ont été émises pour ces simulations. II.3.a. Structure Le bâtiment est de type poteaux poutres avec une structure visible depuis l’extérieur. Cette hétérogénéité de la structure a un double impact sur la résistance thermique globale de l’enveloppe : une majoration due à l’augmentation de l’épaisseur de béton pour les poteaux et une minoration pour les ponts thermiques et les ailettes générées par l’extrusion de béton. Pour simplifier la modélisation, il a été choisi de prendre comme paroi extérieure un mur de 31 cm de béton, de résistance thermique équivalente, sans ponts thermiques, plutôt que de faire une différence d’épaisseur entre les poteaux de 40 cm de béton et les murs de 30 cm de béton. Cette résistance thermique équivalente a été déterminée grâce à une étude menée sur le logiciel de thermique Comsol. Un espace clos a été créé dans le préau car lorsque le lycée ferme, des rideaux de fer ferment cet espace, ce qui influence les conditions thermiques. Un scénario a été mis en place pour simuler l’ouverture du rideau de fer. La toiture de l’atelier est de type tôle métallique supportée par une structure métallique. Il n’a pas été possible d’estimer avec plus de précision sa composition, elle est donc considérée sans isolation. La géométrie est en pans inclinés de 10° ; cette inclinaison est négligée pour la simulation. Les toitures des bâtiments 13 et 14 sont considérées comme étant isolées respectivement de 7 cm de polystyrène expansé et 10 cm de laine de verre. Pour le bâtiment 14, l’ouverture des faux plafonds et l’analyse de la structure de la toiture a permis de déduire sa composition. Pour le bâtiment 13, cette hypothèse est motivée par la visite de la toiture du bâtiment 10, composée d’une étanchéité sur laquelle sont posées deux plaques de 7 cm de polystyrène expansé, par-dessus lesquelles une couche étanche est retenue grâce à une couche de gravier. Étant donné que la couche étanche qui protège le polystyrène de la pluie n’a pas de relevés d’étanchéité, lorsqu’il pleut, l’eau stagne sur la toiture terrasse avant de se répandre par les systèmes d’évacuations et imbibe le polystyrène, dégradant sa résistance thermique. C’est pourquoi, en supposant que la même isolation est en place sur le bâtiment 13, seuls 7 cm d’isolant sont considérés. 21/01/2011 34 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT De plus, les graviers recouvrant la toiture terrasse ne sont pas disponibles en matériaux de composition de la paroi mais présentent une inertie non négligeable. Afin d’en tenir compte dans la simulation, une couche de 1 cm de béton est utilisée en surface de la toiture. II.3.b. Zonage Le zonage pour chaque local a été effectué en fonction de l’activité, de la position, de l’étage, de l’orientation des surfaces déperditives, de l’occupation, de la température de consigne et des charges internes. Le CDI est composé de deux espaces qui communiquent par un petit couloir vitré. Cette pièce présente une grande hétérogénéité d’ensoleillement et fait l’objet de beaucoup de plaintes d’inconfort de la part des occupants. Pour faire une analyse plus précise entre les différentes ambiances d’un même volume, une paroi a été modélisée afin d’obtenir des résultats pour chaque espaces lors du calcul, mais celle-ci restera virtuelle. II.3.c. Scenarii Les différents scénarii sont à considérer en période scolaire standard. Apports internes : On considère que l’éclairage est permanent de 8h à 19h avec une puissance moyenne de 15W/m², déterminée grâce à la journée de mesure. Les salles informatiques sont souvent équipées de 15 ordinateurs plus celui du professeur, avec une puissance moyenne sur la journée de 200 W. On considère l’apport interne à environ 3200 W. Occupation : Trois types d’occupation pour les salles de cours ont été créés. Chacun occupe une partie des salles réparties de façon équitable dans les différentes zones (thermique) du bâtiment, trois fois par jour de façon successive. Les salles sont occupées par 31 personnes pour les salles de cours et 16 personnes pour les salles informatiques. Les différents types d’occupation se succèdent entre 8h et 19h du lundi au vendredi. Consigne de chauffage hebdomadaire : chauffage normal : 5h - 19h à 21°C. chauffage ralenti : le reste du temps à 16°C. 21/01/2011 35 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Ventilation : Lorsqu’il y en a, elle est couplée avec l’occupation, sur la base du débit réglementaire (Annexe 1). Infiltration : Couloir et circulation : 1,5 V/h Toutes les autres pièces : 1 V/h L’atelier dispose d’une grande porte métallique et de skydômes qui peuvent être ouverts lorsque la température est trop chaude. Une ventilation forcée avec une pièce fictive à température extérieure avec un renouvellement d’air de 1,5V/h pour l’atelier est mise en place à condition que la température de l’atelier soit supérieure à 22°C et que la température extérieure soit inférieure à la température intérieure. Occultations : Une occultation avec des volets roulants aluminium est appliquée. Les occultations sont mises en place lorsque le rayonnement est inférieur à 500 kJ/m² et supérieur à 1000 kJ/m². II.3.d. Validation du modèle numérique Une fois la modélisation exportée vers les différents logiciels de simulation, les besoins de chauffage et les températures dans toutes les zones sont fournis pour chaque heure de l’année. Afin d’affiner la simulation et d’obtenir des résultats le plus proches possible de la réalité, les courbes de températures fournies par les sondes thermiques installées et les courbes de températures fournies par la simulation sont comparées. Cependant cette comparaison présente des limites de validité dans la mesure où les températures utilisées pour la simulation sont des moyennes des dix dernières années ce qui ne correspond pas exactement aux températures réelles de l’année 2011. Ces courbes de température servent à vérifier la cohérence du modèle numérique par rapport aux relevés de température effectués du 21 Octobre au 2 Décembre. 21/01/2011 36 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Figure 15: Evolution des températures sondes et simulation Pléiades du Lundi 15 au Dimanche 21 Novembre minuit pour la salle C27 (Bâtiment 13, 2ème étage, façade Sud Ouest) Sur la Figure 15 est présentée l’évolution des températures dans la salle C27 située au 2ème étage sur la façade Sud-Ouest du bâtiment 13 sur une semaine du 15 au 21 Novembre. La différence principale entre le modèle et ces relevés est que les températures de la simulation descendent beaucoup plus bas la nuit et le week-end. Cela s’explique par des températures extérieures plus douces par rapport aux températures moyennes du fichier météo TRNSYS prises pour la simulation alors que l’inertie et l’isolation sont comparables. En effet le bâtiment atteint un équilibre thermique supérieur à 18°C alors que la simulation donne des températures descendant jusqu’à 17°C la nuit en semaine sans que le bâtiment atteigne un équilibre. D’après les profils de température donnés par Pléiades on devine une température d’équilibre du bâtiment bien plus basse. Des écarts allant jusqu'à 9°C de différences ont été observés entre les températures moyennées et celles de l’année 2010 sur cette semaine. D’autre part, une différence majeure entre les courbes de température des simulations et des relevés est que les fluctuations des relevés de la sonde sont douces contrairement à l’évolution crénelée de la température donnée par Pléiades. Cette différence s’explique par le fait que les lois d’eau fonction des températures extérieures avec compensations sur les températures intérieures n’ont pas pu être saisies dans le logiciel de simulation. En effet la régulation entrée sur Pléiades est une température de consigne de 21°C la semaine et de 16°C le soir et week-end. Lorsque les données météorologiques de la période de mesure nous ont été fournies par la station de l’Université Paul Sabatier, une nouvelle simulation avec le modèle utilisé a été réalisée afin de constater celui-ci est proche ou non de la réalité. 21/01/2011 37 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Figure 16 : Comparaison des températures mesurée par les sondes et des simulations utilisant des données différentes La Figure 16 compare les températures du local C23 données par les simulations avec les données météorologiques du logiciel, les données issues de l’Université et les relevées de mesures des sondes. La différence de températures qui était très forte à la fin de la nuit est réduite à moins d’un degré d’écart, cependant la température en période ralentie ne correspond pas exactement : un écart de 2,5°C est constaté. L’hypothèse que le régime ralentie est fixé à 16°C n’est donc pas valable toute l’année. Cependant les profils de températures durant la période de chauffe se superposent suffisamment pour que le modèle soit considéré valable. II.3.e. Bilan Ces outils de simulation thermique dynamique permettent d’obtenir les consommations strictement nécessaires au chauffage des bâtiments. Grâce aux relevés de températures des sondes et aux données météorologiques, nous avons pu vérifier si le comportement thermique du modèle numérique est cohérent. Grâce à ce modèle, les impacts des préconisations proposées pourront être quantifiés et comparés. Afin de faire la relation avec le cas réel, il faut considérer le rendement de production, distribution et émission du réseau de chauffage. Le rendement global de ces trois éléments est estimé à 80%. 21/01/2011 38 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT III. Résultats des mesures et analyses III.1. Thermique Les mesures thermiques s’articulent sur des mesures de température d’air et de température moyenne de rayonnement. Des mesures d’humidité absolue de l’air et de vitesse de l’air sont aussi effectuées. Les principaux objectifs de la partie thermique de la campagne de mesure sont de : caractériser le comportement thermique de la pièce dans laquelle les usagers évoluent. De cette manière, il est possible de déterminer les variables physiques liées au confort de l’usager, avoir une analyse plus pointue du comportement du bâtiment, étudier l’influence de la géométrie et des procédés de construction du bâtiment sur l’usager, identifier et évaluer les apports internes et leurs influences sur les mesures, faire plusieurs mesures afin d’évaluer l’homogénéité ou l’hétérogénéité de l’ambiance. 21/01/2011 39 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT III.1.a. Mesures sur un mois et demi Cette partie concerne les sondes installées du 21/10/10 au 02/12/10 dans les différentes salles des bâtiments. L’analyse de ces sondes hygrothermiques est une étape importante pour comprendre le comportement des bâtiments et l’environnement de travail. Les relevés de température sont notamment utilisés pour vérifier la cohérence avec le modèle numérique, afin d’obtenir une simulation proche de la réalité (cf. §II.4.d). Chaque bâtiment est étudié avec des pièces témoins en tenant compte pour chacune, de sa situation, de sa géométrie et de son orientation (cf. §II.3 sur emplacement des sondes). Etude générale du bâtiment 13 : Dans le Tableau 6 sont répertoriées les salles où ont été placées les sondes pour le bâtiment 13, ainsi que leurs différentes caractéristiques afin de mieux interpréter les courbes. BÂTIMENT 13 Salle Type de salle Situation Orientation Apports internes Machine à café Radiateurs Occupation intermittente Salle des profs Salle Rdc N-E Vie scolaire Bureau Rdc S-O 1 personne : occupation continue 2 ou 3 personnes : occupation intermittente C27 Salle de classe R+2 S-O 4 Ordinateurs 1 projecteur 30 personnes maxi C23 Salle de classe R+2 N-E 4 Ordinateurs 1 projecteur 30 personnes maxi Tableau 6 : Caractéristiques du bâtiment 13 La Figure 17, représente l’évolution de la température dans les quatre pièces sur toute la période de mesure. Cette figure montre bien les différentes périodes d’activités du lycée : La période de vacances scolaires, allant du 23/10 au 04/11. L’absence totale de chauffage est bien marquée. Les 5 jours où les personnes sont présentes, du lundi au vendredi, grâce aux 5 pics de température. Les 2 jours suivants correspondent au week-end, avec une forte diminution de la température. Tous les relevés de sondes qui vont suivre ont globalement la même allure que celui-ci. 21/01/2011 40 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Figure 17 : Evolution de la température pour le bâtiment 13 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Zoom sur la semaine type : Figure 18 : Zoom de l’évolution de la température sur la semaine type Sur la Figure 18, les valeurs atteignent largement les 19°C ; bien qu’il n’y ait pas de consigne de température, le confort dans les salles reste le même tout au long de la semaine. Au-delà du 20/11 les courbes divergent (Figure 17), suivant probablement la loi d’eau : plus la température extérieure diminue et plus la température de consigne est élevée. Analyse du bâtiment 13 ⇒ Pour le Rdc : Figure 20 Emplacement sonde vie scolaire Figure 19 : Emplacement sonde salle des profs Il y a une nette différence entre la température de la salle des professeurs (température moyenne de 17°C) et celle de la vie scolaire (température moyenne de 21°C) de l’ordre de 4°C (Figure 17). Cela peut s’expliquer par : 21/01/2011 42 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT - - L’orientation : au Nord-Est pour la salle des professeurs, elle est exposée au vent et est donc soumise plus facilement aux variations de température. La disposition : en plus d’être mal orientée, la salle des professeurs est entourée de circulations comme on peut le voir sur la Figure 19. Ces circulations donnent sur un sas où le vent s’engouffre assez facilement à cause des portes d’entrée qui sont toujours ouvertes. La géométrie : la salle des professeurs est bien plus grande et n’a pas beaucoup d’apports internes par rapport à la vie scolaire. Il ressort de cette analyse que la salle des professeurs ne dispose pas d’un confort suffisant pour les personnes. Malgré les nombreuses parois déperditives, la température dans la vie scolaire est assez élevée. Cette pièce est très occupée, ce qui génère beaucoup d’apports internes, d’autant plus qu’elle est de petites dimensions. En ce qui concerne la vie scolaire, la Figure 17 montre qu’il y a des pics de température. Ils correspondent parfaitement aux pics d’éclairement reçu comme le montre la Figure 21. Cela peut s’expliquer par l’emplacement de la sonde qui se situait tout en haut du mur donc assez proche de l’éclairage. Figure 21 Comparaison de la température et de l'éclairement 21/01/2011 43 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT ⇒ Pour le R+2 : Pour les deux salles (C23 et C27), la moyenne de température est confortable, de l’ordre de 20-21°C (Figure 18). Il faut noter que le week-end, la C27, orientée Sud-Ouest, a des températures plus basses que celles de la C23. Il ne faut pas oublier que la C27 a une surface un peu plus importante que la C23, plus de vitrage, d’où une surface déperditive tout aussi importante, ce qui explique cette différence. Analyse du bâtiment 14 Dans le Tableau 7 sont répertoriées les salles où ont été placées les sondes pour le bâtiment 14, ainsi que leurs différentes caractéristiques afin de mieux interpréter les courbes. Salle BÂTIMENT 14 Type de salle Situation Orientation CDI Salle de lecture R+1 S-O Secrétariat Bureau R+1 N-O Proviseur Bureau R+1 N-E Apports internes 1 personne : occupation continue 10 personnes : occupation intermittente 1 personne : occupation continue Radiateur d'appoint 1 personne : occupation intermittente/continue Tableau 7: Caractéristiques du bâtiment 14 Figure 22 : Evolution de la température du bâtiment 14 21/01/2011 44 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT La température de l’air du bureau du proviseur est toujours inférieure à celle du CDI, comme montré sur la Figure 22. Le CDI est un lieu de passage, une dizaine de personnes occupent cette pièce de façon intermittente, ce qui explique ces hautes températures. Mais il y a aussi une autre explication : la façade Sud-Ouest du CDI est composée uniquement de vitrage et est donc très sensible aux apports solaires. Figure 23 Emplacement des sondes dans le bureau du proviseur et dans la vie scolaire En ce qui concerne le bureau du proviseur, il y a un pic de 30°C le 5/11 ; l’hypothèse du pic dû à un comportement humain est envisageable. En effet le proviseur a dû mettre en route son appoint électrique. Cette hypothèse peut être applicable aussi pour d’autres journées, puisque une température de 24°C est facilement atteinte. Il y a une grande différence entre le jour et la nuit, où les températures chutent considérablement, parfois en dessous de 15°C. Ce bureau est situé dans un endroit critique, avec quatre parois déperditives, (toiture, plancher et deux parois verticales) orienté Nord-Est comme montré sur la Figure 23. Au contraire, au secrétariat, les températures ne descendent pas autant. Il n’y a qu’une paroi déperditive. Analyse du bâtiment 15 Dans le Tableau 8 sont répertoriées les salles où ont été placées les sondes pour le bâtiment 15, ainsi que leurs différentes caractéristiques afin de mieux interpréter les courbes. BÂTIMENT 15 Salle Type de salle Situation Orientation Apports internes 1 personne : occupation continue 10 personnes : occupation intermittente 1 personne : occupation continue Radiateur d'appoint 1 personne : occupation intermittente/continue Escaliers Escaliers Rdc/R+1 N-E D04 Salle de classe Rdc N-E D12 Salle de classe R+1 N-E Salle informatique 2 Salle informatique Rdc N-O Salle TP Salle informatique Rdc 12 Ordinateurs Atelier élec Atelier prod Prod portail Atelier Atelier Atelier Rdc Rdc Rdc 80% de 220 kW de 8h30 à 17h30 Infiltrations d'air 16 Ordinateurs Tableau 8 : Caractéristiques du bâtiment 15 21/01/2011 45 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT ⇒ Pour les salles en dehors de l’atelier : Figure 24 : Evolution de la température dans les salles D04 et D12 En voyant les résultats sur la Figure 24 pour les escaliers, les hypothèses se confirment bien, à savoir que la présence de radiateurs est obsolète, puisque les températures sont quand même très faibles, proches de la température extérieure. Les salles D04 et D12 ont à peu près les mêmes tendances que les autres salles de cours du bâtiment 13. ⇒ Pour les salles près de l’atelier : Ces salles sont étudiées avec attention puisqu’elles donnent sur l’atelier, elles n’ont ni isolation, ni ventilation et il y a beaucoup d’apports internes. Les résultats obtenus montrent un taux d’humidité assez élevé dans la salle de TP. Figure 25 : Evolution de la température des salles de TP et d'informatique 21/01/2011 46 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT ⇒ Pour les ateliers : Figure 26 Evolution des températures dans l’atelier La courbe de l’atelier électrotechnique (Figure 26) a à peu près la même allure que celle de l’atelier productique, hormis une différence de température, qui s’explique par de forts apports internes du côté de l’atelier productique. L’atelier productique est intéressant à étudier car il est de très grand volume comme montré sur la Figure 27. Il comporte beaucoup de machines d’usinage qui génèrent de la chaleur sensible. De plus, d’un point de vue architectural, le toit est en tôle avec de nombreux skydômes, l’isolation est précaire voire inexistante et le chauffage se fait par des aérothermes. Figure 27 : Emplacement des sondes atelier productique 21/01/2011 47 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Avec la sonde déportée, il est possible de visualiser le gradient de température dans ce local de grande hauteur grâce à la Figure 28. Figure 28 : Gradient de température dans l’atelier productique Il y a une légère différence de température de 0,5 – 1°C entre 4m de haut et 1,8m. La température moyenne d’environ 20°C reste tout de même confortable. Quant à la sonde placée près du portail, elle permet de voir l’influence de la grande porte coulissante à travers laquelle il y a beaucoup d’infiltration d’air. La Figure 28 montre les grandes fluctuations de température dues aux infiltrations d’air ; les températures sont assez basses. Cela n’est pas négligeable vue la différence de température entre l’atelier productique et la température près du portail qui est de l’ordre de 3°C. Pour conclure, ces relevés ne sont pas suffisamment exploitables pour connaître avec exactitude le comportement de tous les bâtiments, en toute saison. Certaines mesures sont prises pendant la période des vacances scolaires, supprimant alors une bonne partie des relevés qui ne sont pas exploitables puisque le jugement du confort ne peut pas se faire sans occupation. Ces problèmes font que l’étude des relevés est restreinte. Cependant la différence de comportement entre une pièce orientée Nord-Ouest et une orientée Sud-Est, semble évidente par rapport aux relevés comparés sur quelques semaines. En changeant de bâtiment, les caractéristiques des pièces ne sont pas les mêmes et de nouveaux comportements apparaissent, jusqu’à obtenir de grandes variations de température. Les préconisations doivent ainsi prendre en compte les importantes variations de températures (très chaud en début et en fin d’année scolaire et froid l’hiver) en vue de les limiter. 21/01/2011 48 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT III.1.b. Mesures et estimation de l’ambiance thermique La caméra infrarouge est un outil de diagnostic qui permet de visualiser les déperditions thermiques d’un bâtiment. Les défauts majeurs à traiter en priorité sont ainsi mis en évidence. La caméra thermique ThermaCAM permet de mesurer les températures apparentes des surfaces. La couleur claire indique que la température est élevée alors que la couleur sombre, à l’inverse, représente des températures basses. Ainsi, à l’extérieur, la couleur claire fait savoir qu’il y a des déperditions de chaleur vers l’extérieur, alors qu’à l’intérieur, c’est la couleur sombre qui révèle ces déperditions (zones froides). Une échelle de température (min et max) est située à droite de chaque cliché infrarouge, qui eux sont accompagnés d’une photo dans le visible. Thermographie infrarouge des façades extérieures Les mesures ont été effectuées le 2/11/2010 entre 6h45 et 7h45. Conditions extérieures : Température: -3 °C ; Humidité relative : 45 % • Définition des façades . La Figure 29 montre le plan des bâtiments étudiés et la définition de la numérotation des façades utilisées pour l’analyse qui suit. Façade 3 Façade 1 Façade 2 Façade 5 Façade 6 Façade 4 Figure 29 : Plan du bâtiment et numérotation des façades 21/01/2011 49 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT • Analyse Les clichés infrarouges sont post traités avec le logiciel FLIR QuickReport. Afin d’obtenir la meilleure précision possible, divers paramètres tels que l’émissivité, la température apparente réfléchie, etc. sont corrigés. Toutes les photos infrarouges peuvent être analysées en température. Il s’agit ici de températures apparentes de surface. Remarque : Les photos étant prises de nuit, il en résulte que leur qualité n’est pas bonne. Certains clichés n’ont donc pas pu être associés à leur photo respective. Façade 1, préau : Figure 30 : Photos dans le visible et dans l’infrarouge du CDI La Figure 30 donne les clichés infrarouge et visible de la façade du CDI. La principale source de déperditions est la surface importante de vitrage du 1er étage. Il n’y a pas de volets qui permettraient de limiter ces déperditions. L’utilisation de double vitrage limite néanmoins celles ci. 21/01/2011 50 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Façade 1, zone salle de classe : Figure 31 : Cliché infrarouge de la façade 1 et Zoom de menuiseries de la façade 1. Légende : 1 (bâti) ; 2 (volet) ; 3 (double vitrage) ; 4 (simple vitrage) La Figure 31 est un cliché infrarouge représentatif de la façade du bâtiment 13. Ce cliché met en évidence les déperditions dues aux poteaux porteurs du bâtiment ainsi qu’aux planchers des différents niveaux. Une grande partie des déperditions du bâtiment semble donc être causée par la non-isolation de la structure, ce qui génère de nombreux ponts thermiques. Une isolation par l’extérieur permettrait de remédier à ces problèmes. Presque tous les volets sont fermés hormis quatre situés en haut à droite, ouverts au trois quart. La température de surface des vitrages est supérieure à celle des volets fermés (voir encadré vert et zoom correspondant). Les volets limitent les déperditions du bâtiment. D’un point de vue énergétique, la fermeture complète de tous les volets la nuit, durant la période de chauffe, réduirait les consommations de chauffage du bâtiment, ceci est donc une solution économique et efficace. La température des menuiseries n’est pas homogène comme montrée sur la Figure 31. En effet la partie inférieure de celles-ci semble moins performante que la partie supérieure (les déperditions sont plus importantes). Ceci tient du fait que le bâtiment 13 a été en partie rénové. Lors de ces rénovations, la partie supérieure des menuiseries a été remplacée par du double vitrage. En revanche la partie inférieure a été laissée telle quelle (simple vitrage). Cela explique donc la différence de température entre les deux parties des fenêtres (simple et double vitrage). La partie en simple vitrage doit être remplacée voir supprimée pour lutter contre ces déperditions. 21/01/2011 51 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Sur la Figure 31, les cadres des menuiseries aluminium sont à l’origine de ponts thermiques. L’aluminium est un bon conducteur de chaleur, il faudrait donc les remplacer et mettre en place des cadres avec rupteurs de ponts thermiques ou autres matériaux moins conducteurs (PVC par exemple). Le logiciel FLIR permet de calculer une température moyenne apparente sur une surface choisie (ce qui permet d’avoir une température plus représentative que la température prise en un seul point). température apparente moyenne (double vitrage): 4°C. température apparente moyenne (simple vitrage): 8,2°C. Ce post traitement permet de constater que la température apparente de la surface en simple vitrage est supérieure à celle du double vitrage. Le double vitrage est donc plus performant, ce qui confirme les analyses des clichés thermiques. Il est nécessaire de remplacer le simple vitrage par du double vitrage d’autant plus qu’il constitue une surface non négligeable (environ 25%) par rapport à la surface totale du vitrage du bâtiment. Façade 2, pignon sud : La Figure 32 est un cliché infrarouge de la façade 2, du bâtiment 13. Des ponts thermiques sont visibles au niveau des planchers, des poteaux et des joints au niveau des briques des pans de mur. Une isolation par l’extérieur permettrait de supprimer ces ponts thermiques et de réduire les déperditions vers l’extérieur. Figure 32 : Cliché infrarouge façade 2, pignon sud Remarque : La façade 3 est identique à la façade 1 au niveau de la typologie de construction ainsi que des ouvertures. La Figure 32 est donc aussi représentative de la façade 3 : les conclusions sont donc identiques. 21/01/2011 52 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Façade 4, sud ouest : Figure 33 : Cliché infrarouge des portails métalliques de la façade 4. Légende : 1 (bardage métallique) ; 2 (portail métallique) La Figure 33 est un cliché infrarouge de la façade 4 du batiment 15 et représente les deux portails métalliques donnant sur l’atelier de productique du lycée. Ces grandes surfaces métalliques sont fortement déperditives. La résistance thermique du métal est faible, une partie de la chaleur de l’atelier est donc perdue par ces surfaces. Température apparente moyenne du portail métallique: 10 °C. Les surfaces (murs de béton non isolés) tout le long de la façade sont aussi déperditives (12°C). Un autre portail du même type se trouve à l’autre bout de cette façade. Afin de limiter ces deperditions, il faudrait remplacer ces portails (portails en bois, pvc…) et isoler les murs. Remarque : la structure de la façade 6 est identique à celle de la façade 1, la seule différence est que le bâtiment 15 est composé d’un seul niveau et que le toit est en tôle : l’analyse est identique. 21/01/2011 53 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Thermographie infrarouge de l’intérieur Figure 34 : Photos dans le visible et dans l’infrarouge de l’intérieure de la salle des professeurs La Figure 34 représentant le mur de façade de la salle des professeurs montre que la température de l’émetteur n’est pas homogène. Une zone froide est visible sur la partie supérieure de celui-ci (15,7°C). Les émetteurs deviennent de moins en moins performants au cours du temps, ils se bouchent et diffusent mal la chaleur. Une sensation d’inconfort peut être ressentie à cause de ces différences de température. Les convecteurs sont installés tout le long de la paroi pour lutter contre les déperditions vers l’extérieur. La proportion vitrage/mur est très grande : on se retrouve donc dans une configuration où l’on essaie de lutter contre les parois froides en plaçant des sources chaudes dans les zones froides. Il faudrait plutôt isoler cette paroi déperditive et réduire la surface vitrée pour limiter les pertes de chaleur. La puissance et le nombre des émetteurs seraient réduits. Les consommations énergétiques seraient ainsi diminuées et la maintenance facilitée. 21/01/2011 54 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Figure 35 : Photos dans le visible et dans l’infrarouge d’un émetteur de la salle de cours (C16). Dans plusieurs salles, les émetteurs ne fonctionnaient pas. Sur la Figure 35, représentant un convecteur et le réseau de distribution, la température du réseau approche les 40°C Figure 36 : Photos dans le visible et dans l’infrarouge d'un émetteur dans le gymnase Les radiateurs montrés sur la Figure 36 sont présents dans la salle de permanence, foyer, gymnase et certaines salles de cours (C29). 21/01/2011 55 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Figure 37 : Photos dans le visible et dans l’infrarouge d’une fenêtre de la salle des professeurs Les menuiseries du bâtiment 13 et 15 sont toutes en aluminium. Sur l’image infrarouge de la Figure 37, la menuiserie dans la salle des professeurs est froide (13,7°C). L’aluminium est un bon conducteur de chaleur, il a de mauvaises propriétés en terme d’isolation thermique. De plus, les fenêtres du lycée sont très vieilles et ne sont pas étanches. Beaucoup de fenêtres sont voilées ou détériorées, elles ferment très mal, voire pas du tout. Le coffre des volets roulants n’est pas isolé (ponts thermiques à la jonction mur/plafond). En plus de remplacer les menuiseries, il faudrait isoler les coffres de volets roulants. La solution d’isoler par l’extérieur peut contribuer à limiter les déperditions des coffres de volets roulants. Figure 38 : Photos dans le visible et dans l’infrarouge d'une fenêtre d’une salle de cours La Figure 38 montre que les stores permettent de minimiser les ponts thermiques des menuiseries. De plus, les déperditions par le vitrage sont réduites (17°C au lieu de 13°C sans stores). Ceci confirme l’analyse faite avec les clichés pris à l’extérieur. 21/01/2011 56 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Les protections solaires s’apprécient donc l’été dans la gestion des apports de chaleur par le soleil. Mais leur rôle est également important l’hiver sur le plan thermique car elles limitent les déperditions de chaleur la nuit. A défaut d’isoler le bâtiment, en fermant bien les stores la nuit, il est possible de garder la chaleur accumulée par le bâtiment la journée due à l’inertie des murs. La puissance de relance en matinée pourra être réduite tout comme les consommations énergétiques. Figure 39 : Photos dans le visible et dans l’infrarouge de la jonction murs/plancher de la salle de réunion La Figure 39 montre des zones froides au niveau des réservations pour les câbles donnant sur les prises électriques. Lors de la journée de mesure, un léger débit d’air au niveau de ces réservations à pu être mis en évidence avec le fil chaud. Une secrétaire travaillant dans un bureau ayant les mêmes réservations s’est plainte d’inconfort au niveau des pieds. Figure 40 : Photos dans le visible et dans l’infrarouge de la jonction murs / plancher dans le gymnase Le gymnase est un lieu où l’humidité de l’air est la plus importante à cause des différentes activités sportives des élèves. Sur la Figure 40, un pont thermique à la jonction des murs donnant sur l’extérieur et le plancher (9°C) est visible. Un émetteur est placé juste à cet endroit. 21/01/2011 57 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Le problème rencontré est la condensation : des moisissures commencent à coloniser cet endroit et la qualité d’air est altérée. Des activités physiques ont lieu dans ce gymnase, une bonne qualité d’air est primordiale dans cet endroit. Le gymnase est pourvu d’une VMC. Il faudrait installer une CTA afin de traiter correctement l’air dans ce lieu. Figure 41 : Photos dans le visible et dans l’infrarouge d'un pont thermique linéique dans le gymnase D’importants ponts thermiques linéiques sont aussi visibles à la jonction mur/plafond dans le gymnase. Sur la Figure 41, on voit que la température de surface est autour de 13°C sur la jonction. Figure 42 : Photos dans le visible et dans l’infrarouge de l'emplacement d'un émetteur dans le gymnase La Figure 42 montre que la disposition d’objet devant l’émetteur va nuire à son bon fonctionnement. La part radiative est ainsi absorbée en grande partie par les matelas. 21/01/2011 58 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Figure 43 : Photos dans le visible et dans l’infrarouge de la paroi du gymnase donnant sur le préau La Figure 43 montre qu’il y avait auparavant des ouvertures sur le mur donnant sur le préau. On observe une zone rectangulaire froide (représentée en pointillés sur la photo, 12°C). Cette zone rectangulaire est visible trois fois sur le mur avec un espacement régulier. Il semble qu’il y avait des fenêtres à cet endroit, ces dernières ont dû être colmatées avec du Placoplatre. Les retouches de ce genre font l’objet de ponts thermiques non négligeables. Cartographie thermique du bâtiment Une cartographie de l’ensemble du bâtiment a été réalisée après le dépouillement des mesures de températures et d’humidités relatives sur des feuilles de calculs en suivant un maillage précis. Les mesures effectuées en matinée et l’après midi ont été dissociées afin d’avoir un aperçu de l’évolution de la température (Annexe 4). Bâtiment 13 On peut remarquer que les températures dans l’ensemble des sanitaires du bâtiment 13 sont anormalement basses. En effet, la température dans les WC 1 et 5 (bât 13 RdC) est seulement de 15°C l’après-midi. Ces 2 WC donnent sur les deux préaux et un couloir, la température était de 9°C l’après-midi sous le préau, les déperditions sont donc très importantes dans ces locaux. . Au R+1 et R+2 du même bâtiment, la température des sanitaires est de 18 °C en moyenne l’après midi. Ces températures basses s’expliquent par l’absence d’émetteurs dans ces sanitaires. 21/01/2011 59 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Dans le RdC du bâtiment 13, les températures sont en moyenne de 20 °C le matin, avec un écart type de 2°C. La répartition de la température est donc homogène en matinée. Par contre l’après midi les températures sont hétérogènes dans ce même bâtiment. Par exemple, la température du bureau CPE l’après midi est de 25°C, celle de la permanence, 23°C. La température de la salle des professeurs est de 20°C et celle du foyer 19°C. L’orientation du bâtiment et les apports internes dus à l’occupation influent principalement sur les différentes températures. L’après midi, les températures des salles situées sur la trame sud sont nettement supérieures (+5°C). Les températures des salles situées sur la trame nord sont plus basses à cause du manque de soleil. Au R+1, les températures sont assez homogènes le matin et l’après midi avec des variations de seulement 2°C. Les déperditions sont faibles au premier étage car il est situé entre deux locaux chauffés : le RdC et le 2ème étage. Par contre les températures sont hétérogènes au 2ème étage. La salle C 24 est seulement à 18°C le matin alors que les températures des salles C21 et C27 sont en moyenne de 21°C. L’après midi on observe un écart de 2°C entre la trame sud et nord. Le radiateur de la salle C24 est donc mal dimensionné, cette salle se trouve à un angle du bâtiment ayant deux murs en contact avec l’extérieur, orienté Nord, les déperditions sont très grandes. Les températures des escaliers du bâtiment 13 sont très basses. Le palier RdC/R+1 est à 17°C, les escaliers au RdC sont seulement à 15°C. Les escaliers du R+1 et le palier R+1/R+2 sont à 17°C. Les élèves passent plusieurs heures dans des salles de cours qui sont à 20°C et empruntent ensuite des escaliers à 15°C pour changer de salle. Ces différences de températures de 5°C provoquent des sensations d’inconfort, les usagers et utilisateurs passent d’une ambiance chaude à une ambiance froide tout au long de la journée. Bâtiment 14 La température du gymnase est homogène (16°C matin et après-midi), l’écart type sur l’ensemble des mesures effectuées est inférieur à 1°C. La température du gymnase est basse, ceci est du aux parois vitrées (baies vitrées) qui sont très nombreuses dans ce gymnase. De plus, de nombreux ponts thermiques sont présents et les émetteurs sont « cachés » par divers objets (voir analyses de la caméra infrarouge). Le gymnase est un lieu où les élèves bougent beaucoup donc cette faible température n’est pas un problème. Bâtiment 15 Les températures dans l’atelier de production sont homogènes, les températures sont de 20 °C avec des écarts maxi de 0,5°C. Dans le vestiaire, la température est de 16°C. Les portes donnant sur l’extérieur sont très mal isolées ce qui explique cette faible température. Les températures sont homogènes pour le reste des salles du bâtiment 15, le questionnaire déterminera si ces températures sont confortables. En ce qui concerne la mesure de l’humidité, les appareils de mesures avaient un temps de réponse long, les mesures d’humidité ne sont pas très précises mais exploitables. 21/01/2011 60 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Questionnaires Pendant la journée de mesure, des questionnaires (Annexe 5) ont été distribués aux élèves pendant les cours afin de connaître leur ressenti sur les ambiances acoustique, olfactive, thermique et visuelle de la salle (cf §II.c protocole journée de mesure et questionnaire). Ces informations sont reliées aux relevés des mesures physiques afin de mieux comprendre les liens de causalité. Les questionnaires ont été distribués et remplis au début du cours puis ils ont été ramassés à la fin de celui-ci. • Dépouillement des questionnaires Dans un premier temps une analyse générale sur le bâtiment suite aux entretiens avec les utilisateurs est faite. Ensuite, certaines pièces critiques sont étudiées avec le dépouillement des questionnaires élèves (Annexe 6). Le ressenti général d’un point de vue thermique fait l’état d’une sensation légèrement froide dans les salles de cours et d’une sensation froide dans les couloirs et escaliers. De nombreuses plaintes concernant des courants d’air importants dans les circulations ont été rapportées. Des mesures thermiques dans les escaliers expliquent tout à fait ces témoignages (cf III.a mesures thermiques). Le préau n’est pas fermé, ceci entraine des vitesses d’air importantes dans le couloir devant le bureau du chef d’atelier dans le bâtiment 15, entre les bureaux administratifs et le CDI dans le bâtiment 14, car les portes d’escalier restent parfois intempestivement ouvertes. L’inconfort d’été et d’hiver est une remarque générale sur l’ambiance thermique dans le bâtiment, il fait chaud l’été et froid l’hiver, plusieurs explications sont alors possibles : - En hiver l’impossibilité de réguler le chauffage (par robinet thermostatique par exemple), renforce le sentiment d’inconfort puisque les usagers ne peuvent pas contrôler leur ambiance. - L’isolation entre locaux est parfois inexistante comme dans les ateliers qui ont des volumes communiquant. - Des équipements de chauffages sont en panne ou vétustes, par exemple dans la zone magasin de l’atelier une sensation de froid est donnée par les personnes questionnées et l’aérotherme de cette zone est hors service. - En salle des professeurs, pendant les interviews, aucun n’a quitté sa veste ce qui confirment qu’ils trouvent l’ambiance trop froide. Par ailleurs, les températures relevées par la sonde enregistreuse ne dépassent pas 19°C, ce qui ne correspond pas à la température de confort pour des personnes assises. 21/01/2011 61 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT En ce qui concerne l’ambiance acoustique, les principales remarques sont les suivantes : - Beaucoup de plaintes acoustiques dans des salles de cours sont relevées, des salles mal insonorisées avec des temps de réverbération importants. - Des gênes acoustiques sont déclarées dans certaines pièces caractéristiques comme l’atelier avec le bruit des machines ou encore la sonnerie du lycée qui perturbe des cours et l’administration. Toutes ces remarques sont confirmées par les mesures acoustiques faites pendant la journée de mesure. Pour l’ambiance visuelle la plupart des personnes sont satisfaites de l’éclairage du lycée. - Seulement dans l’administration les personnes interrogées sont vraiment insatisfaites de l’ambiance visuelle puisqu’elles n’utilisent jamais les lampes au plafond et se servent uniquement de lampes de bureau pour éviter les éblouissements. - La plupart du bâtiment est éclairé par des tubes fluorescents, beaucoup de gênes sont exprimées à propos de cet éclairage qui est trop éblouissant pour une grande partie des utilisateurs. - Dans les couloirs des zones d’ombres sont constatées par certaines personnes et ceci est en accord avec les mesures d’éclairage réalisées pendant la journée de mesure. (cf §III.c mesures éclairage) - Certaines pièces dans l’atelier ne profitent d’aucun apport de lumière naturelle, des plaintes ont été faites à ce sujet. Pour la qualité de l’air, des odeurs de cuisine sont souvent mentionnées par les utilisateurs au niveau des couloirs du bâtiment 13 et à l’administration. - La ventilation est insuffisante dans les salles de classes ce qui oblige l’ouverture des fenêtres pour renouveler l’air après un cours. - La ventilation des sanitaires n’est également pas suffisante, c’est la raison pour laquelle de nombreuses plaintes olfactives ont été mentionnées au niveau des circulations, ateliers et zones administratives situés à proximité des sanitaires. Pour la suite une analyse de certaines pièces particulières où les plaintes sont les plus nombreuses a été effectuée. 21/01/2011 62 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT • Atelier d’électricité L’atelier d’électricité nécessite une étude particulière. Suite aux différents questionnaires effectués, de nombreuses sources de nuisances ont été décelées. La température est trop élevée au début et à la fin de l’année scolaire, les ouvertures sur l’extérieur étant limitées, les utilisateurs utilisent les exutoires incendie pour ventiler l’atelier. La ventilation des sanitaires de l’atelier ne suffit pas à amener une qualité d’air intérieure suffisante puisque des nuisances olfactives ont été décelées. Le confort acoustique n’est pas satisfaisant étant donné la connexion entre les différents ateliers et les émissions sonores émises. L’analyse des mesures hygrothermiques et des questionnaires va permettre de mettre en évidence ces différents phénomènes. Analyse sonde Sur la Figure 44 qui donne la température et l’humidité relative mesurées durant toute l’après midi, on peut noter qu’à 14 heures la température est de 22,3°C pour une humidité de 34%. Les sondes et les questionnaires ont été récupérés à 17H30 où la température était de 23,3°C soit une augmentation de 1°C relativement constante avec un palier à 22,9°C entre 15h30 et 16h30. Cette augmentation s’explique par l’occupation des locaux. Le palier de température constant est lié à une interruption de cours à 15h30. L’humidité en fin de cours est de 33% soit une diminution insignifiante. Ces variations d’humidité sont classiques, l’occupation ne les fait que très peu varier à cause du grand volume de cet atelier et la période à laquelle a été effectuée les mesures. Figure 44 Evolution de l’humidité et de la température dans l’atelier électricité pendant la journée du 02 Décembre 2010 21/01/2011 63 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Analyse questionnaire Douze élèves ont répondu à ce questionnaire dans l’atelier électricité. Ambiance olfactive : 55% des élèves se plaignent d’odeurs gênantes qui sont pour 90 % d’entre eux, dérangeantes voir insupportables. Ces odeurs proviennent des toilettes principalement, de la poussière et de l’utilisation des machines. Ambiance thermique : Lors de la journée de mesures, 6 élèves considèrent n’avoir ni chaud ni froid. Le reste de l’effectif a répondu légèrement chaud ou légèrement froid. Une moitié de la classe considère l’ambiance thermique peu confortable. 36 % souhaiteraient avoir plus chaud, 27 % plus froid et 36 % ne souhaitent pas de changement. Les valeurs de température sont comprises entre 22,2°C et 23,5°C, ce qui est déjà élevée. 63% de l’effectif total se plaint d’avoir parfois trop chaud au début et à la fin de l’année scolaire, et tout le temps pour 27% d’entre eux. Ce phénomène est perçu comme désagréable. Les préconisations devront ainsi remédier à ce problème Un courant d’air est ressenti par 90% des usagers mais celui-ci est perçu comme étant agréable, donc aucune préconisation n’est nécessaire à ce niveau. Ambiance acoustique : 55% des usagers perçoivent une ambiance bruyante et très bruyante pour 18%. Cette nuisance est due à 47% aux machineries et à 21% à la ventilation. 50% des usagers distinguent du bruit dérangeant provenant des couloirs. En effet, l’atelier est lui-même une source d’émissions sonores liées à la machinerie, la perception de bruits externes à l’atelier est ainsi réduite. Cet atelier ne donne pas sur une zone de circulation routière ni sur une cour, aucune gêne venant de l’extérieur n’est donc décelable, 64% entendent clairement le professeur malgré la proximité des machines. Ambiance visuelle : Les trois quarts de la classe trouvent l’éclairage agréable. La visibilité du tableau est suffisante pour 90% de la classe, les 10% restant sont éblouis par des reflets, ou gênés par d’autres personnes dans la classe à cause de la disposition des bureaux. Les gênes sont principalement ressenties au fond de la classe. 21/01/2011 64 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT • Salle C29 Grâce aux différents questionnaires effectués, il a été mis en évidence que 68% des usagers ne sentent pas d’odeurs gênantes. L’analyse des températures, de l’humidité et des questionnaires permet de mettre en évidence les différences de température et l’évolution de l’hygrométrie dans la salle. Dans cette salle un effectif important (22 élèves) donne du poids aux statistiques obtenues par les questionnaires. L’étude de cette salle ayant un grand effectif est donc pertinente. Analyse sonde Selon la Figure 45, la température lors de la dépose des questionnaires à 10 heures est de 20,9 °C, cette température reste constante (équilibre thermique de la sonde) jusqu’à 10h30, au moment du relevé du questionnaire. L’humidité relative passe de 37% à 10h à 40% à 10h29. Une augmentation d’humidité de 4% est donc insignifiante car les appareils de mesures ont une précision à 5%. Dans la salle C29, la température reste constante à 20,7°C, ce qui est correct malgré le nombre important de personnes. La température est constante dans la salle mais cette dernière n’est pas homogène comme le montre l’analyse des questionnaires suivants. Figure 45 : Evolution de l’humidité et de la température dans la salle C29 pendant la journée du 02 Décembre 2010 21/01/2011 65 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Analyse questionnaire Ambiance olfactive : 68% des élèves ne sentent pas d’odeurs gênantes. Dans cette salle, il n’y a pas de problèmes d’odeurs. Ambiance thermique : 62% de l’effectif total se plaignent d’avoir parfois trop chaud au début et à la fin de l’année scolaire. 50% des élèves trouvent cela légèrement inconfortable. Par contre les usagers proches des fenêtres se plaignent d’une différence de température entre la tête et les pieds, ce qui crée une sensation désagréable. La température est constante dans la salle mais cette dernière n’est pas homogène, dans la salle C29 une stratification de température est donc ressentie. Ceci est en lien avec les mesures effectuées sur site puisqu’il a été constaté une différence de 0,3°C. Cela s’explique par l’émission de chaleur par radiateur, ce moyen d’émission provoque une stratification des températures. 60% des étudiants sentent parfois un courant d’air. 55% d’entre eux le sentent au niveau du cou et de la nuque. 81% des élèves trouvent cela désagréable. 62% des élèves ont froid aux pieds et 74% d’entre eux trouvent cela très inconfortable. Suite aux mesures faites dans la salle, aucune vitesse d’air n’a été détecté, il est possible que la gêne ressentie provienne des couloirs lorsque la porte d’entrée du rez-de-chaussée est ouverte. Ambiance acoustique : 73% des usagers perçoivent une ambiance bruyante. Cette nuisance est due à 73% aux personnes présentent et 13% aux couloirs. Cela est corrélé avec les temps de réverbération mesurée dans la salle, égale 1,73 secondes ce qui est trop élevée. Ambiance visuelle : Une gêne est décelée d’un point de vue d’éblouissement lié aux tubes fluorescents. L’éclairement des bureaux et du tableau est tout de fois suffisante. Pour remédier à l’éblouissement des préconisations sur l’éclairage sont fait au paragraphe III.c. • Salle de classe D 04 La salle de classe D 04 nécessite une étude particulière dans le sens où certains résultats notamment en acoustique, sont préoccupants. Suite aux différents questionnaires effectués, de nombreuses sources de nuisances ont été décelées. 24 personnes ont répondues au questionnaire. Analyse sonde 21/01/2011 66 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT D’après la Figure 46, la température augmente légèrement (de 0,5°C) durant le cours d’une durée d’une heure et demie. Cette évolution n’est donc pas excessive. L’humidité en fin de cours est de 44,5 % soit une augmentation de 4,5 % sur la durée du cours. Le comportement de cette salle paraît logique, avec une augmentation de la température et de l’humidité au cours du temps, engendrée par les occupants. Zone d’étude Figure 46 Evolution de l’humidité et de la température dans la salle D04 pendant la journée du 02 Décembre 2010 Analyse questionnaire Ambiance olfactive : 85% des élèves ne se plaignent pas d’odeurs gênantes et pour les 15% qui s’en plaignent, 80% considèrent que ces odeurs sont peu gênantes. Les problèmes olfactifs sont négligeables. Ambiance thermique : Eté : 73% de l’effectif total se plaignent d’avoir chaud au début et à la fin de l’année scolaire dont 68,5% considèrent que cela arrive parfois. Ceci est confortable pour 54%, légèrement inconfortable pour 31%, inconfortable pour 12% et très inconfortable pour 4%. La majorité des élèves considère donc que l’ambiance est confortable durant ces périodes, les problèmes de thermique en été dans ce local peuvent être négligés. 21/01/2011 67 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Hiver : L’effectif considère l’ambiance entre neutre et légèrement froid. Le taux d’inconfort et de 57,7%. 80,8% des élèves préféreraient que l’ambiance soit plus chaude et 50% trouvent l’environnement difficile à supporter. Ce résultat, au vue des températures de la salle qui paraissent convenables à savoir 20,9°C, ne peut s’expliquer que par les sensations de parois froides, des courants d’air dus aux infiltrations (54% en ressentent) et à un gradient de température vertical (68% ressentent une différence de température entre les pieds et la tête). Ambiance acoustique : 58% des élèves considèrent l’ambiance bruyante et 8% très bruyante. 50% estiment que la principale source de bruit provient des occupants. En faisant la relation avec les mesures acoustiques et notamment le temps de réverbération qui est anormalement élevé (2,52 s), les résultats du questionnaire semblent corréler avec les mesures effectuées. Ambiance visuelle : La moitié de l’effectif estime que l’éclairage est très peu gênant. Il semble indiscutable que l’apport de l’éclairage naturel provoque des gênes notables car 100% trouvent que l’éclairement naturel est éblouissant. • Synthèse générale sur les trois salles prisent en exemple Ambiance olfactive : Dans les salles de cours il n’y a pas de gêne, en revanche dans l’atelier électricité, des odeurs de toilettes et de poussières perturbent les utilisateurs. Ambiance thermique : Globalement les questionnaires ont donnés les informations suivantes : un inconfort est perceptible proche de la période estivale, soit fin juin soit début septembre, les usagers et les utilisateurs ressentent ainsi une sensation de chaud. Ensuite un problème d’homogénéité de l’ambiance thermique dans les salles de cours revient régulièrement, il existe un gradient de température entre les pieds et la tête. Ambiance acoustique : La salle D04 est perçue comme très inconfortable d’un point de vue acoustique par les usagers et les utilisateurs. Le problème essentiel vient du temps de réverbération très élevé, ce qui provoque des échos. C’est le stéréotype de l’effet cocktail. Lorsqu’il y a du bavardage cela provoque une surenchère sonore et les élèves n’entendent plus le professeur. Cette pièce est celle qui présente les moins bonnes caractéristiques acoustiques. D’ordre général, un traitement acoustique des salles de cours semble pertinent. Ambiance visuelle : D’ordre général, l’ambiance visuelle est bonne dans le lycée, la principale plainte dans les salles de cours est l’éblouissement par l’éclairage naturel. Ensuite le plus gros problème d’éclairage a été ressenti dans les intendances, puisque les utilisateurs sont obligés de se servir d’un éclairage d’appoint à cause d’un fort éblouissement dû à l’éclairage naturel et à l’éclairage principal. 21/01/2011 68 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT III.2. Acoustique Le présent paragraphe présente l’analyse effectuée à l’aide des différentes mesures relevées lors de la journée de mesures. III.2.a. Bruits aériens extérieurs, isolement de façades DnA,T Lors de cette journée de mesures, les isolements de façades ont été mesurés. Cependant, ces mesures d’isolement aux bruits aériens extérieurs ne sont pas réglementaires car elles n’ont pas été réalisées avec des sonomètres à bandes de fréquence. Les valeurs obtenues donnent donc seulement approximation de cet isolement (Tableau 9). Isolement Brut D (dB(A)) Temps de réverbération Tr (s) Isolement règlementaire DnAT (dB(A)) C11 (N.E.) Bât. 13 25 0,92 30 28 Proviseur (E) Bât. 14 29 0,33 30 28 D12 (N.E.) - Bât. 15 33 1,25 30 36 S64 (N.O.) - Bât. 15 35 0,48 30 35 Mode 4 (S.E.) Bât. 15 34 0,40 30 33 CDI (S.O.) Bât. 14 40 0,25 30 39 CPE (S.O.) - Bât. 13 29 0,32 30 28 locaux et bâtiment Tableau 9 Mesure de l’isolement aux bruits aériens extérieurs Isolement standardisé Conformité DnAT (dB(A)) : Conforme : Non conforme Bâtiment 13 Façades Nord-Est et Sud-Ouest Ces façades doivent respecter la valeur minimale d’isolement de 30dBA. Les valeurs d’isolement obtenues pour ces deux façades sont à peu près similaires et inférieures à 30dBA : 28dBA pour la façade Nord-Est et 27,5dBA pour la façade Sud-Ouest. Ces valeurs sont donc suffisantes compte tenu de l’incertitude de mesure de ±3dB(A). Cependant, ces valeurs sont inférieures à 30 dB(A). Ceci est probablement dû : à la faible performance des vitrages, 21/01/2011 69 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT aux entrées d’air par les menuiseries dégradées avec le temps, aux ponts phoniques par les coffres de volets roulants. Façade Sud-Est (valeur minimale d’isolement de 30dB(A)) Il n’y a ni menuiserie ni entrée d’air sur cette façade donc elle respecte à coup sûr cette valeur. Il n’y aura pas de correction à apporter. Bâtiment 14 Façade Sud-Ouest (CDI) (valeur minimale d’isolement de 30dB(A)) Cette valeur est largement respectée, surement grâce aux vitrages plus performants par rapport aux autres locaux (double vitrage) et à l’absence de volets roulants. De plus une menuiserie sur deux est fixe donc il y a moins de ponts acoustiques. Façade Est (valeur minimale d’isolement de 30dB(A)) Ici, la valeur mesurée est suffisante (28dB(A)) compte tenu de l’incertitude de mesure de ±3dB(A). Bien que les menuiseries sont les mêmes que sur la façade Sud-Ouest, on note la présence de volets roulants et il n’y a pas de partie fixe. Ceci peut expliquer, en partie, la différence d’isolement avec la façade Sud-Ouest. Bâtiment 15 Façade Nord-Ouest (valeur minimale d’isolement de 30dB(A)) L’isolement acoustique est de 34,5 dB(A), ce qui est suffisant. La surface vitrée est bien moins importante sur cette façade et peut donc expliquer cet isolement. Façade Nord-Est (valeur minimale d’isolement de 30dB(A)) La valeur obtenue est de 36,5 dB(A). Cette valeur est difficile à expliquer car elle paraît très importante compte tenu des menuiseries présentes et de la composition de la paroi puisqu’elles sont à peu près les mêmes que sur les façades Nord-Ouest et Sud-Ouest du bâtiment 13. La méthode de mesure n’a peut-être pas été correcte. Façade Sud-Est (valeur minimale d’isolement de 30dB(A)) La valeur obtenue est de 33,4 dB(A). Même remarque que pour la façade Nord-Est. Façade Sud-Ouest (valeur minimale d’isolement de 33dB(A)) Il n’y a ni menuiserie ni entrée d’air sur cette façade, on peut donc émettre l’hypothèse que cette valeur est respectée. Dans le cas où l’hypothèse est vérifiée, il n’y aura pas de correction à apporter. 21/01/2011 70 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT III.2.b. Exposition au bruit dans l’atelier Le lycée Renée Bonnet possédant un atelier, il est nécessaire de mesurer l’exposition au bruit dans ce local. Un sonomètre a donc été posé au centre de l’atelier durant 8 heures le 08/12/10 (l’atelier étant inoccupé lors de la journée de mesure). Le relevé effectué donne une valeur de niveau de pression acoustique global de 69,7 dB(A), comme le montre la Erreur ! Source du renvoi introuvable.. Le niveau de pression acoustique en dBC (crête) ne peut pas être relevé. Il faut pour cela un deuxième sonomètre réglé pour mesurer ce genre de relevé. Les pics observés peuvent être dus à un comportement humain, à une chute d’objet ou autre, compte tenu qu’ils sont très ponctuels. Les hypothèses disant que l’atelier est donc conforme à la réglementation (niveau de pression acoustique global < 85dB(A)) et est considéré comme un atelier calme peuvent être émises. Cependant, plusieurs autres hypothèses doivent être établies. Tout d’abord, le niveau de pression acoustique relevé n’est pas réellement représentatif du niveau de pression acoustique réel. Il faut, pour cela, effectuer plusieurs mesures pendant une durée d’exposition plus importante, à savoir une semaine ou un mois. En effet, l’occupation de l’atelier n’est pas constante donc le niveau d’exposition varie en fonction de cette occupation et la valeur règlementaire est basée sur un relevé de ce type. Ensuite, pour obtenir un niveau de pression acoustique global réel, il faut effectuer une cartographie acoustique du local, et donc, pour cela, poser plusieurs sonomètres à différents endroits du local, ce qui n’est pas possible compte tenu du nombre de sonomètres disponibles. La cartographie permet d’obtenir une valeur moyenne sur l’ensemble de l’atelier. De plus, le relevé effectué n’est pas à proximité d’un poste de travail et ceci afin d’avoir un niveau de pression acoustique de l’ensemble. Après une discussion avec un bureau d’étude acoustique, il a été convenu qu’une correction d’environ +6 dB(A) doit être faite pour approximer le niveau sonore sur le poste. La valeur règlementaire tient compte de toutes ces hypothèses. 21/01/2011 71 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT III.2.c. Mesures d’isolement aux bruits aériens intérieurs Des mesures d’isolement aux bruits aériens sont effectuées durant la journée de mesures. Ces relevés permettent de déterminer la valeur d’isolement standardisé DnAT des parois. Le Tableau 10 montre que la majorité des parois ne respectent pas les valeurs de la règlementation. Ceci peut être imputé à une mauvaise qualité de cloisons (ou plancher) ou, dans le cas de locaux communiquant par une porte, à des ponts phoniques importants. Il est donc nécessaire d’effectuer des corrections acoustiques dans les locaux correspondants. Il faut noter qu’une incertitude de mesure de ±3 dBA est à prendre à compte. locaux (E/R) et bâtiment Foyer / salle informatique professeur Bât. 13 Permanence / Médecin - Bât. 13 C12 / C13 - Bât. 13 Secrétariat / Proviseur -Bât. 14 Couloir / CDI Bât. 14 Gymnase / Administration Bât. 14 atelier productique / S64 - Bât. 15 atelier productique / D02 - Bât. 15 atelier productique / atelier electrotechnique - Bât. 15 Isolement Brut D (dB(A)) temps de réverbération Tr (s) Isolement règlementaire DnT,A (dB) 68 0,40 53 47 67,3 0,32 43 49 64,6 0,87 43 43 41,0 0,32 43 31 40,8 0,25 30 29 61,5 0,50 53 46 43,4 0,49 50 29 38,7 0,58 50 21 39,7 1,27 50 30 Tableau 10: Isolement aux bruits aériens Isolement standardisé DnT,A Conformité (dB) : Conforme : Non conforme 21/01/2011 72 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT III.2.a. Mesures de bruits de chocs Les mesures de bruits de chocs effectuées permettent, dans le cas de cette journée, de déterminer les valeurs d’isolement entre deux niveaux. Le Tableau 11 montre que les planchers du bâtiment 13 semblent règlementaires en prenant en compte l’incertitude de mesure de ±3 dB. Par contre, le plancher intermédiaire du bâtiment 15 ne semble pas règlementaire. Il aurait fallu effectuer plusieurs mesures pour confirmer la non-conformité de ce plancher mais cela n’a pas été réalisable durant la journée de mesure, faute de temps. Le non respect de la règlementation peut être dû à une mauvaise qualité de plancher ou à un revêtement de qualité acoustique médiocre. Il est nécessaire, dans le cas du bâtiment 15, d’effectuer une correction acoustique. 66,9 60,7 0,85 1,63 60 60 niveau de bruit de choc standardisé L'nTw (dB) 60 54 71,1 2,52 60 68 niveau de pression temps de acoustique LnAT réverbération (dBA) Tr (s) locaux (E/R)bâtiment C23/C13 - Bât. 13-C C29/C16 - Bât. 13-C D11/D04 - Bât. 15-D Niveau à respecter (dB) Conformité : Conforme Tableau 11 : Isolement aux bruits de chocs dans différents locaux : Non conforme III.2.a. Mesures de bruit d’équipements techniques Des mesures d’équipements techniques ont été effectuées durant la journée de mesures. Seul le bruit des aérothermes de l’atelier a fait l’objet de mesure car la gêne entraînée par les autres équipements techniques n’a pas été jugée suffisante pour que ces équipements soient traités. Dans l’hypothèse énoncée précédemment disant que l’atelier de ce lycée peut être considéré comme un atelier calme, la valeur de niveau de pression acoustique des aérothermes est nettement supérieure à la valeur règlementaire. Il est donc nécessaire d’effectuer une correction acoustique afin de diminuer le niveau sonore de ces appareils. Cependant, dans le cas contraire où l’atelier ne pourrait être considéré comme calme, ces appareils seraient règlementaires car ils ne seraient pas influents dans un niveau sonore ambiant de 85 dBA. Il est à noter que l’incertitude de mesure de ±3 dBA est toujours à prendre en compte. locaux-bâtiment et équipement Atelier productique - Bât. 15 - Aérotherme Niveau de pression acoustique LnA (dB(A)) Temps de réverbération Tr (s) Niveau de pression acoustique règlementaire LnAT (dB(A)) Niveau de pression acoustique normalisé LnAT (dB(A)) Conformité 2,21 38 58 63 Tableau 12 : Bruit d'équipements techniques 21/01/2011 : Non conforme 73 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT III.2.b. Mesures de temps de réverbération Des mesures de temps de réverbération sont nécessaires pour pouvoir effectuer les calculs règlementaires des différents indices analysés précédemment. Ils se doivent de respecter aussi des valeurs imposées par la règlementation. Ils ont donc été relevés pendant la journée de mesure dans la quasi-totalité des locaux (les autres locaux n’ont pas été traités faute de temps ou par oubli). Le Tableau 13 présente donc ces différents temps de réverbération. Certains d’entre eux ne sont pas règlementaires. Soit les locaux sont trop réverbérant (Tr<Tr règlementaire), soit ils sont trop absorbant (Tr> Tr règlementaire). Dans le premier cas, cela pourrait être dû à trop de revêtements réverbérant dans le local (tables, mur en béton…). Dans le second cas, il pourrait s’agir de mobiliers absorbants (livres, mobilier rembourré…). Une correction acoustique est à proposée seulement dans le cas des locaux réverbérant car un Tr trop faible (local absorbant) est moins problématique pour le confort acoustique, il pourrait être modifié en diminuant la quantité de mobilier. Certains locaux ont des temps de réverbération très élevés (D04, atelier productique…). Ceci entraîne une augmentation du son dans le local considéré et pourrait, dans le cas d’une salle de classe par exemple, créer un effet cocktail (surenchère sonore due à la multiplicité des voix). Local/Pièce 500 1000 2000 Proviseur médécin 0,30 0,23 0,53 0,24 0,75 0,375 0,34 0,55 0,37 0,32 0,27 0,5 0,26 0,76 0,33 0,33 0,54 0,3 0,37 0,35 0,48 0,25 0,66 0,33 0,39 0,55 0,3 Tr moyen (s) 0,33 0,28 0,50 0,25 0,72 0,35 0,35 0,55 0,32 Gymnase 1,08 1,22 1,04 1,11 Salle Tv 0,44 0,42 0,95 1,82 0,85 1,79 1,89 0,5 0,37 2,16 1,07 1,19 3,04 1,21 0,59 0,44 0,48 0,52 0,89 1,64 0,87 1,58 1,75 0,5 0,39 2,37 1,01 1,30 2,28 1,31 0,57 0,46 0,48 0,53 0,91 1,49 0,84 1,52 1,60 0,51 0,46 2,10 1,01 1,32 2,24 1,23 0,59 0,56 0,47 0,49 0,92 1,65 0,85 1,63 1,74 0,50 0,41 2,21 1,03 1,27 2,52 1,25 0,58 0,49 Secrétariat Administration CDI Couloir CPE salle info professeur Permanence Tr conformité reglementaire 0,4 < Tr ≤ 0,8s 0,4 < Tr ≤ 0,8s 0,4 < Tr ≤ 0,8s 0,4 < Tr ≤ 0,8s Tr ≤ 1,2s 0,4 < Tr ≤ 0,8s 0,4 < Tr ≤ 0,8s 0,4 < Tr ≤ 0,8s 0,4 < Tr ≤ 0,8s 1/3 Salle de réunion C11 C12 C13 C16 C21 C23 Mode 4 Atelier productique Atelier électronique Atelier électrotechnique D04 D12 D02 s64 Tr<0,15*V soit Tr<1,27 0,4 < Tr ≤ 0,8s 0,4 < Tr ≤ 0,8s 0,4 < Tr ≤ 0,8s 0,4 < Tr ≤ 0,8s 0,4 < Tr ≤ 0,8s 0, 6< Tr ≤ 1,2s 0,4 < Tr ≤ 0,8s 0,4 < Tr ≤ 0,8s 0,4 < Tr ≤ 0,8s 0,6 < Tr ≤ 1,2s 0,6 < Tr ≤ 1,2s 0,6 < Tr ≤ 1,2s 0,6< Tr ≤ 1,2s 0,4 < Tr ≤ 0,8s 0,4 < Tr ≤ 0,8s 0,4 < Tr ≤ 0,8s Tableau 13 : Temps de réverbération dans différents locaux : Conforme : Non conforme 21/01/2011 74 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT III.3. Éclairage Le paragraphe suivant relate l’analyse effectuée à l’aide des différents relevés effectués lors de la journée de mesures. Il comprend également une partie sur la modélisation Dialux nécessaire aux préconisations. III.3.a. Mesures Plusieurs aspects règlementaires sont à respecter au niveau de l’éclairage en fonction de l’activité du local : un éclairement moyen minimal, un indice d’éblouissement maximal (calculé avec DIALUX), un indice rendu de couleur minimal, une uniformité minimale. Les résultats des mesures sont regroupés dans deux tableaux. Le premier vérifie la conformité de l’éclairement moyen, de l’uniformité et de l’indice de couleur. Le second apporte des commentaires pouvant expliquer les résultats obtenus lors de la journée de mesure. 21/01/2011 75 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Local Puissance surfacique (W/m²) Eclairement moyen (lux) Uniformité Indice de rendu de couleur Mesure Mesure Conformité Mesure Conformité Mesure Conformité C 24 C 11 C01 C29 C26 S 64 D 12 Atelier Elec 2 10,42 11,47 11,39 10,23 7,38 12,39 14,86 10,99 279,18 362,05 437,50 375,89 535,21 245,13 366,55 360,67 0,61 0,66 0,64 0,72 0,45 0,29 0,29 0,84 80 80 80 80 80 80 80 80 Bureaux Intendance 1 Intendance 2 Directeur 11,65 9,30 11,71 440,50 227,78 353,89 0,64 0,41 0,58 85 85 85 Réunion Réunion 1 17,45 572,08 0,39 80 Atelier Atelier Prod 17,29 282,51 0,61 80 Circulation Couloir Admin. Couloir B13 R1 Couloir At. B15 Couloir 10 B15 R1 14,56 10,29 7,88 2,01 220,69 231,88 190,64 20,22 0,20 0,39 0,31 0,20 85 85 80 80 Salle des Profs Salle des Profs 13,04 437,79 0,63 85 Salle commune élèves Foyer 7,23 268,21 0,06 80 Bibliothèque CDI 15,42 279,84 0,50 85 Salle de cours courante Salle de TP Salle de cours informatique 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Local C 24 Salle de cours courante Salle de TP Salle de cours informatique C 11 C01 C29 C26 S 64 D 12 Atelier Elec 2 Intendance 1 Bureaux Intendance 2 Directeur Réunion Réunion 1 Atelier Atelier Prod Circulation Mauvaise répartition spatiale des luminaires (trop excentrés), ce qui implique des disparités au niveau de l'éclairement (influence sur l'éclairement moyen et l'uniformité) Contrairement à la salle C24, le tableau possède un éclairage spécifique, ce qui participe à l'augmentation de l'éclairement moyen mais nuit à l'uniformité. Même remarque que précédemment Bonne répartition spatiale des luminaires. Salle conforme Fond de la classe sombre car zone de rangement d'où une uniformité très faible Luminaires mal encastrés, tombant donc mauvais éclairement. Piliers au milieu de la salle, murs sombres, tableau à 2m du mur. Cela crée des zones d'ombre et nuit donc à l'uniformité Zone de travail parfaitement éclairée Présence de lampes d'appoint. Uniformité à peu près correcte. Sur 4 luminaires, il y en a un où 2 lampes seulement sur 4 marchent et un autre où aucune lampe ne fonctionne. Mais présence de lampes d'appoint. Eclairement moyen mauvais, mais l'usager possède un éclairage d'appoint (non allumée le jour des mesures). Beaucoup de luminaires par rapport à la surface de la pièce, donc éclairement moyen très important. Mais uniformité affectée par la présence d'un éclairage de tableau un peu fort. Mesures difficiles à exécuter à cause de la présence de nombreuses machines. 10 lampes grillées. L'éclairement au niveau des commandes des machines est insuffisant, ce qui peut être dangereux Couloir Admin. Couloir B13 R1 Alternance de zones claires et zones d'ombres, espacement entre luminaires trop élevé, donc mauvaise uniformité. Couloir At. B15 Couloir 10 B15 R1 Luminaires à très faible puissance avec plusieurs lampes grillées. Eclairage à revoir complètement. Salle des Profs Salle des Profs Salle commune élèves Foyer Bibliothèque lecture Commentaires CDI Eclairement moyen et uniformité à peu près satisfaisant Une rangée sur 3 n'a pas pu être allumée. Malgré cela l'éclairement moyen est plutôt bon. Cependant, cela implique une uniformité désastreuse. La répartition spatiale et le type de luminaire ne sont pas adaptés à l'activité. En effet, les bibliothèques font de l'ombre et influent sur l'uniformité. De plus, les spots situé sur le bandeau près des fenêtres augmentent la puissance surfacique installée mais participent faiblement à l'éclairement du local. Les rideaux intérieurs sont placés dans le champ des spots et les spots éclairent fortement la partie murale. Il faut ajouter à cela le fait que plusieurs lampes soient grillées. 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Remarques générales : La maintenance peut être mise en cause dans la plupart des défauts remarqués. un léger empoussièrement peut être décelé, des lampes hors-service ne sont pas remplacées, des luminaires sont sur le point de se désencastrés, des lampes changées possèdent des températures de couleur différentes de celles initialement installées. La majorité des salles possède des commandes de type interrupteur manuel. Les couloirs possèdent pour la plupart des commandes de types minuteries. La gestion de l’éclairage est souvent mal pensée car les luminaires sont tous dépendants d’une seule commande ou lorsque des rangées sont indépendantes, la séparation se fait perpendiculairement aux vitrages et non pas parallèlement. Cette remarque n’est pas applicable à l’atelier de production car les rangées sont commandées chacune indépendamment. Dans la majorité des cas, l’éclairement moyen est respecté avec des puissances installées correctes. Les lampes possèdent des ballasts électromagnétiques qui ne sont pas efficace d’un point de vue énergétique. Ils induisent une augmentation de 15% de la puissance de chaque lampe. La majorité des salles est équipé de stores extérieurs, hormis pour le CDI possédant des stores intérieures qui posent, comme énoncé précédemment, des problèmes liés à l’éclairage. III.3.b. Modélisation Dialux Le logiciel Dialux est un logiciel de simulation d’éclairage qui permet d’effectuer des calculs concernant l’éclairage. Il est utilisé pour fournir des données manquantes citées précédemment mais également dans l’optique de fournir des préconisations. • Validation du modèle Plusieurs salles types sont modélisées sous le logiciel Dialux. Ces modélisations permettent dans un premier temps de trouver des solutions pour que la règlementation soit respectée, puis elles sont utilisées comme salles témoins pour l’optimisation du système d’éclairage. Quatre salles, un pour chaque type d’activité, la salle C24 pour les salles de cours, le CDI, l’intendance 2 pour les bureaux et le couloir 10 du bâtiment 15 au R+1 pour les couloirs sont modélisées. Ces dernières ne sont pas conformes en termes d’éclairement moyen. Le plan d’implantation et le type d’installation sont représentés respectivement dans la Figure 48 et dans le Tableau 14. Les résultats du modèle numérique doivent bien entendu être confrontés aux résultats obtenus lors de la journée de mesure. Dans ce sens, les points de calcul d’éclairement du logiciel doivent correspondre spatialement aux points de mesure. 78 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Figure 47 : Plan d’implantation respectivement pour la C24, le CDI et l’intendance 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Salle Type de luminaire Type de montage Type de lampe Nombre de luminaires Nombre de lampes dans chaque luminaire Plafonier long Posé Tube fuocompact de taille T8 de 36W 6 2 Plafonnier carré Posé Tube fuocompact de taille T8 de 18W 18 4 Encastrés rond Encastré Lampe halogène estimée à 30W 15 1 Intendance Plafonnier carré Posé Tube fluocompact de taille T8 de 18W 4 4 Couloir Plafonnier rond Posé Fluocompact estimée à 9W 4 1 C24 CDI Tableau 14 : Installation d’éclairage des salles er Tableau 15 : Comparaison des résultats du calcul et des mesures pour l’intendance (1 tableau) et la C24 ème (2 tableau) 21/01/2011 80 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Le Tableau 15 compare les résultats de la modélisation et ceux de la journée de mesure. mesur En ce qui concerne l’éclairement moyen obtenu par les calculs et par les mesures, il est idéalement similaire bien que les valeurs en elles-même elles même soient quelques peu différentes. Par ailleurs, l’évolution générale des éclairements est conservée. Au final, final, le modèle peut être aisément validé au vu de ces remarques. Même s’il n’est pas présenté, ce travail sur la validation du modèle a été réalisé pour toutes les pièces simulées. Hormis pour le couloir, la modélisation des trois autres pièces permet de dégager déga un premier problème. En effet, pour obtenir un niveau d’éclairement moyen proche de celui mesuré, il faut abaisser (de 30% environ) l’éclairement initial fournit par les luminaires, et pour les différents types de luminaires, la puissance installée et les coefficients de réflexion sont respectés. Si l’on se reporte au graphique de la Figure 48,, on observe qu’une absence de maintenance implique une chute de l’éclairement fournit initialement. Ce phénomène conforte confort l’idée que le manque d’entretien est bien responsable de la majorité des faibles niveaux d’éclairement moyen mesurés. Une part d’usure « normale » du luminaire lié au temps est aussi à signaler. Figure 48 : Impact de la maintenance maintenance dans le rapport entre l'éclairement et l'éclairement moyen initial (EMI) • L’Unified Glare lare Rating (UGR ou indice d’éblouissement) L’indice d’éblouissement a été calculé dans les salles C 24 ainsi que dans l’intendance 2 avec les configurations montrées dans la Figure 48,, les flèches violettes représentent la direction de la mesure de l’UGR qui se fait sur une surface de 1 m² à 1,2 m du sol. Quelles que soientt les positions, les directions ou les pièces, l’UGR est toujours inférieur au maximum toléré pour l’intendance et la salle C24. Il atteint un maximum de 14 pour la première, de 18 pour la seconde. 21/01/2011 81 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT IV. Préconisations Cette partie présente les différentes préconisations proposées pour corriger les problèmes rencontrés. IV.1. Conseils et recommandations (utilisation et réparation nécessaire) Les préconisations générales correspondent à toutes les recommandations faisables à moindre coût et ne nécessitant pas de travaux lourds. Ce sont des préconisations qui permettent de réaliser aisément des économies d’énergie. Les commentaires faits par les usagers et les utilisateurs sur le fonctionnement de l’établissement ainsi que les relevés effectués directement sur site ont permis de déceler beaucoup de détails à améliorer. Ces préconisations générales sont annoncées premièrement de manière globale puis bâtiment par bâtiment. • Préconisations globales Problèmes rencontrés Préconisations Volets fermés pendant la journée en Sensibilisation des personnes. Rideau hiver, diminution des apports solaires intérieur contre l’éblouissement Équipements informatiques télévision constamment allumés. et Installation de minuteries et logiciel shutdown pour les ordinateurs. Vidéos projecteurs des salles de cours Sensibilisation des utilisateurs. allumés sans personne dans la pièce. Éclairage allumée dans des pièces Sensibilisation des utilisateurs. inutilisées Porte donnant sur l’extérieur ouverte Mise en place de bras permettant la en hiver fermeture mécanique. Radiateur masqué par le matériel Ranger le matériel ailleurs. sportif dans le gymnase. 21/01/2011 82 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT • Maintenance Problèmes rencontrés Préconisations Fenêtre détériorée dans le CDI, elle reste entre ouverte en permanence. Réparation de la fenêtre du CDI. Vitrage cassé dans le gymnase Réparation du vitrage. Châssis de fenêtre du bâtiment 15 au 1er niveau détérioré. Changement de la fenêtre ou colmatage des fuites. Volets cassés dans les chambres du médecin. Réparation ou changement des volets. Fuite des chasses d’eau dans les sanitaires Réparation des chasses d’eau. Fuite sur le réseau de chauffage dans l’atelier électricité 1. Réparation du réseau de chauffage dans l’atelier électricité 1. Déperdition par la gaine de ventilation du bureau entre les salles D13 et D12. Mise en place d’une trappe. Nettoyage des luminaires. Rendement de l’éclairage Nettoyage du réseau et des émetteurs de chauffage + équilibrage des émetteurs Rendement des émetteurs Les gains en lien avec ces préconisations sont difficiles à estimer. Cependant, si des travaux sont réalisés, ne pas effectuer ces préconisations ne permettrait pas d’atteindre les estimations de consommations faites par les outils de simulation thermique dynamique. D’autre part, il serait intéressant de regarder si dans le bâtiment 14, il n’y a pas d’infiltrations à travers les prises électriques, auquel cas une isolation de ces points déperditifs est conseillée. Toutes ces préconisations sont peu chères, il est important de profiter des travaux à effectués dans le bâtiment pour remédier à ces détails qui ne peuvent qu’alourdir la facture énergétique. 21/01/2011 83 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Le comportement des usagers et des utilisateurs est très important afin que les prévisions de consommations faites par les études thermiques de ce rapport soient cohérentes. C’est pourquoi des affiches ou une campagne de sensibilisation doivent être effectuées. Le système de chauffage en place ainsi que la régulation par façade sont satisfaisants. Il n’est pas préconisé de changer les émetteurs. Par contre, il sera nécessaire de réaliser un rééquilibrage des réseaux. Il faudra aussi veiller à les nettoyer tout comme les émetteurs. En effet, pour que le phénomène de convection ne soit pas altéré, un entretien régulier des convecteurs (enlever papiers ou autres détritus) est indispensable. Par la suite les préconisations dans les trois domaines principaux, thermique acoustique et éclairage sont exposés en détails et permettent de visualiser quelles sont les économies réalisables. 21/01/2011 84 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT IV.2. Qualité de l’air L’analyse des mesures et des questionnaires a permis d’identifier les principaux polluants de l’air intérieur et leurs sources (cf. § III). Ce diagnostic présente les principales préconisations pour limiter les risques sanitaires liés à la qualité de l’air intérieur et permettre un meilleur confort olfactif et hygrométrique des usagers et des utilisateurs, dans le respect de la réglementation sanitaire départementale qui traite des débits de renouvellement. (cf. § IV.3 préconisation thermique). Sources de nuisances olfactives analysées en § II.c : Les odeurs les plus gênantes proviennent des toilettes principalement. En effet, les portes des sanitaires sont rarement fermées ou absentes et la ventilation est faible voire inexistante. Les odeurs se dissipent ainsi dans les couloirs, les bureaux de l’intendance, les salles de cours ou l’atelier situé à proximité des sanitaires. Des odeurs de cuisines sont perceptibles dans les couloirs du bâtiment 13 et à l’administration. En fin de cours, dans les salles de classe, le taux de CO2 est important et les odeurs liées aux occupants sont désagréables. La ventilation se fait par les ouvrants, mais l’hiver, l’ouverture des fenêtres durant l’heure de cours paraît difficile. Dans les ateliers ou salle des machines, des nuisances olfactives proviennent des poussières et de l’utilisation des machines. IV.2.a. Préconisations règlementaires Dépôts de produits : Pour limiter les nuisances liées aux produits ménagers utilisés pour l’entretien, il est préconisé de respecter certaines règles générales définies par le code du travail, visant à utiliser des produits d’entretien sains, dont le stockage devra être limité autant que possible à la quantité nécessaire. De plus, la mise en place d’une extraction sera préconisée dans les locaux de stockage de tels produits. Cette extraction pourra se raccorder aux réseaux de ventilation des sanitaires et le débit extrait sera d’au moins 30 m3/h. 21/01/2011 85 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Sanitaires / Vestiaires : Le fait que les principales nuisances olfactives proviennent des sanitaires pourtant équipés d’un réseau VMC, prouve l’inefficacité du système actuel. Ceci est dû soit à un mauvais entretien, soit à un disfonctionnement, soit à des débits d’extraction trop faibles. Il est donc préconisé un contrôle du système avec un réajustement de débit pour que celui-ci soit au minimum réglementaire. Il devra être suffisant afin de maintenir les blocs sanitaires en dépression et ainsi diminuer les risques de diffusion des odeurs vers les autres locaux. Débit réglementaire (cf. RSD) : 30 + 15*N m3/h (avec N représentant le nombre d’équipements dans le local), soit un débit total de 75 m3/h au minimum pour l’exemple d’un bloc sanitaire type avec 2 cabinets d’aisance et un lave-main. Débit préconisé : 30 m3/h par cabinets d’aisance, 30 m3/h par lave-main, 45 m3/h par douche, soit 90 m3/h pour le même exemple, réparti sur 3 bouches d’extraction auto-réglables de 30 m3/h, une située au-dessus de chaque cabinet d’aisance et une au dessus du lave-main, comme le montre la Figure 49. Pour les vestiaires, le débit devra être calculé par rapport au nombre maximum d’occupants avec un minimum de 30 m3/h pour, par exemple, une cabine pour une personne. Il est préconisé également d’installer des portes munies d’un système de fermeture mécanique forcé afin, là aussi, de limiter les risques de propagations des odeurs en provenance des sanitaires. Figure 49 : Plan des réseaux est débits d’extraction dans les sanitaires 21/01/2011 86 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Gymnase : La réglementation impose un débit minimal de 25 m3/h par occupant dans le gymnase. Le nombre maximum de lycéens occupant simultanément ce local est d’une vingtaine. Soit un débit minimal de 500 m3/h à respecter. Deux bouches d’extraction sont présentes et l’extraction fonctionne. Les débits extraits n’ont pas pu être vérifiés. De ce fait, il est préconisé de contrôler ces débits et dans le cas où ils ne seraient pas suffisants, de les augmenter afin qu’ils soient réglementaires. IV.2.b. Préconisations optimales Salle de cours : La réglementation sanitaire départementale de la Haute-Garonne impose un débit minimal d’air neuf par occupant de 18 m3/h pour des locaux d’enseignement de type secondaire du 2ème cycle (lycées). Cependant, cette même réglementation, en matière de ventilation, n’impose pas de système de ventilation spécifique dans ce type de locaux. Il est encore admis aujourd’hui la possibilité de ventiler les salles de classe par ouverture des fenêtres et c’est le cas du lycée Renée Bonnet. Toutefois, les relevés des sondes CO2 en fin de cours, ainsi que les odeurs désagréables ressenties par les occupants prouvent que cette méthode a ses limites et que la qualité de l’air qui en résulte est médiocre. Aussi, la proposition d’une amélioration de cette qualité d’air apparait importante. Plusieurs solutions peuvent être envisagées. La première serait d’utiliser les entrées d’air des menuiseries déjà présentes. Cela serait réalisable, comme le montre la Figure 50, à l’aide d’une ventilation mécanique simple flux, soit extraire l’air vicié directement dans les salles de cours avec un débit minimum, soit augmenter les débits dans les sanitaires et extraire également dans les circulations afin de créer un brassage d’air entre ces différents locaux. Cependant, cette solution engendrerait un certain inconfort thermique pour l’occupant dû aux entrées d’air. En effet, l’air froid en hiver entrant par ces orifices descendrait sur les élèves assis à proximité. Elle engendrerait également, afin d’amener cet air à température ambiante, une consommation de chauffage supérieure à ce qu’elle est aujourd’hui. De plus, la seconde option obligerait à réaliser soit un détalonnage des portes, soit une grille sur la paroi intérieure en contact avec la circulation, ce qui pourrait avoir des conséquences sur le confort acoustique des occupants de la salle de cours vis-à-vis de la circulation. Cette première solution n’apparait donc pas comme la plus judicieuse. 21/01/2011 87 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Entrée d’air Figure 50 : Principe de la ventilation simple flux La seconde serait d’avoir recours à une ventilation double flux qui soufflerait l’air neuf et extrairait l’air vicié directement dans chaque local comme le montre la Figure 51. L’air neuf serait amené à quelques degrés au dessus de la température d’ambiance. De plus, les entrées d’air seraient supprimées, ce qui améliorerait l’isolement de façade. Cette solution est la meilleure aussi bien d’un point de vue qualité de l’air que confort thermique ou encore confort acoustique et c’est pourquoi elle est préconisée ici. Figure 51 : Principe de la ventilation double flux Préconisation d’une ventilation double flux dans les salles de classe : • Débits d’air : Le débit minimal réglementaire d’air neuf par occupant est de 18 m3/h par occupant. Le lycée Renée Bonnet est un lycée professionnel dont les classes contiennent au maximum environ 25 élèves. De ce fait, le débit minimum prescrit par salle de cours est de : 18 x 25 = 450 m3/h. 21/01/2011 88 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT • Réseaux : Deux réseaux distincts sont à prévoir : un réseau de soufflage et un réseau de reprise. Les salles de cours sont toutes munies d’un plénum au dessus d’un faux-plafond. Les réseaux peuvent y circuler sachant que les faibles débits 450 m3/h entrainent des gaines de faibles diamètres à savoir ø250. Les réseaux principaux peuvent cheminer dans les circulations. Des antennes partiront de ces réseaux pour alimenter chaque salle de cours. Les colonnes montantes alimentant chaque niveau, pourront être placées dans une des nombreuses gaines techniques disponibles. Les réseaux doivent être dimensionnés pour une vitesse maximale de 3,5 m/s pour les réseaux horizontaux et de 5 m/s pour les réseaux verticaux (colonnes montantes), ceci afin de limiter à la fois les pertes de charges des réseaux mais également le bruit engendré par l’air dans les conduites. Les réseaux de ventilation devront être calorifugés. Il est également préconisé, pour s’assurer d’un meilleur confort acoustique, d’installer des pièges à sons au niveau de la CTA (Centrale de Traitement d’Air). Enfin, tous les réseaux doivent, afin de respecter la réglementation incendie, respecter le zonage coupe-feu des bâtiments. Des clapets coupe-feu seront obligatoirement installés sur les réseaux à chaque changement de zone. • Principe de fonctionnement – Régulation Tout le système doit être dimensionné pour une occupation maximale de toutes les salles de cours. Il sera installé une sonde de présence dans chaque salle de cours. Pour chaque salle, il y aura un fonctionnement tout ou rien à savoir un débit nominal de 450 m3/h ou rien. Deux registres associés à cette sonde fonctionneront en tout ou rien, un sur le soufflage et l’autre sur la reprise. La CTA sera équipée de ventilateurs à débit variable par rapport à la pression dans le réseau. C'est-à-dire qu’elle maintiendra le réseau à la même pression et ajustera la vitesse de rotation du ventilateur en conséquence : lorsqu’une salle de classe se remplit, le détecteur de présence enclenche les registres motorisés qui s’ouvrent pour laisser passer le débit d’air nominal, l’ouverture des registres entraine une chute de pression dans le réseau qui sera automatiquement détecté et compensé par la CTA qui va augmenter la vitesse de rotation de ses ventilateurs, et donc, le débit. C’est avec ce type de centrale qu’il sera possible de réguler simplement le débit d’air par salle en fonction de la présence. Mais le bon fonctionnement de ce type de système va dépendre d’un paramètre important : la perméabilité des réseaux. Aussi, la mise en œuvre des réseaux devra être réalisée dans les règles de l’art. Cette régulation permettra de faire des économies énergétiques lorsque les salles seront en inoccupation : en électricité avec une puissance absorbée des ventilateurs qui va diminuer et en chauffage avec une puissance chaude nécessaire plus faible. Fonctionnement hiver : La CTA sera munie d’un échangeur de chaleur de type échangeur à roue avec une efficacité de l’ordre de 80%, ceci afin de préchauffer l’air neuf grâce à l’air rejeté. La CTA devra comporter une batterie chaude à eau afin d’amener l’air à une température de 21°C. Cette température est légèrement supérieure à celle de consigne dans les locaux pour ne pas engendrer un inconfort thermique des occupants. La batterie sera alimentée par les réseaux de chauffage du lycée. Elle sera régulée en débit d’eau, liée à la variation du débit d’air soufflé par la CTA. 21/01/2011 89 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Fonctionnement mi-saison et été : Il ne sera pas préconisé que la CTA doive disposer d’une batterie froide pour faire du rafraichissement lorsque les températures extérieures sont élevées. Lorsque l’utilisation de l’échangeur ne sera plus avantageuse, la roue s’arrêtera, stoppant ainsi les échanges de chaleur entre les deux flux. • Emplacement des CTA : Deux options sont envisageables concernant le choix de l’emplacement des CTA. Soit elles seront placées sur les toitures terrasses, soit en sous-sol à proximité des sous-stations. La première présente les avantages de facilité de mise en place et de maintenance, mais apporte l’inconvénient de l’alimentation des batteries chaudes, un réseau devra être tiré entre la sousstation et la CTA pour l’alimenter. La seconde présente l’avantage de se situer à proximité de la sous-station et ainsi de facilité l’alimentation de la batterie chaude de la CTA, mais également de centraliser les équipements techniques. Le principal inconvénient sera la mise en place, à savoir si elle est réalisable sans désassemblage de la CTA. Le choix de l’emplacement des prises d’air neuf et du rejet sera tout aussi important, et peut représenter un inconvénient non négligeable dans le second cas. Quelle que soit la solution choisie, les centrales seront placées sur des socles bétons avec plots anti-vibratiles afin de limiter les transmissions acoustiques par voies solidiennes. Remarque 1 : Avec cette solution, les déperditions dues à l’enveloppe sont combattues par les émetteurs déjà en place, seules les déperditions dues au renouvellement d’air sont traitées. En effet, le système de chauffage et sa régulation mis en place dans le lycée sont apparus au long de l’étude comme satisfaisant. C’est pourquoi la préconisation d’un système tout air, ventilation et chauffage par l’air en supprimant les émetteurs existants n’est pas apparu comme la solution la plus rentable. Remarque 2 : Concernant le bâtiment 13, cette préconisation englobe en plus des salles de cours, le foyer, la salle des professeurs, la partie vie scolaire et celle de l’infirmerie. Les débits devront respecter 18 m3/h par occupant, pour une occupation maximale. Les débits sont représentés dans le Tableau 16. La salle des professeurs et le foyer n’ont pas d’occupation régulière comme peuvent l’avoir les salles de cours, aussi il sera proposé de les ventiler avec un débit variable selon l’occupation. Une sonde CO2 sera placée sur le réseau de reprise, pilotant l’ouverture du registre en fonction de l’occupation. Pour les locaux de la vie scolaire et de l’infirmerie qui ont une occupation s’approchant de celle de bureaux. Les registres motorisés seront pilotés par une horloge programmée en semaine de 8h à 18h. La Figure 52 représente le schéma de principe de l’installation. 21/01/2011 90 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Désignation Salles Banalisées Foyer Salle info prof Bureau CPE Acc. Vie Scolaire Salle d'étude Salle des professeurs Bureau médecin Attente infirmerie Douche infirmerie Chambres Salle de soin Sanitaires infirmerie Occupation Extraction (m3/h) Soufflage (m3/h) 25 3 1 2 10 1 - 450 200 60 30 45 180 200 30 30 30 450 200 60 30 45 180 200 30 60 30 30 Tableau 16 : Débits d’extraction et de soufflage dans les locaux (Bâtiment 13) Remarque 3 : Dans le cas où l’enveloppe du bâtiment serait fortement renforcée au point que les infiltrations soient quasi-intégralement supprimées, et lors d’une longue période d’inoccupation (vacances), il pourrait se produire une dégradation de la qualité de l’air dans les locaux. Il serait proposé d’installer un programmateur, qui lors des longues périodes d’inoccupation du lycée, déclencherait le système de ventilation en régime nominal dans tous les locaux durant 15 min, une fois par jour afin de renouveler l’air dans les locaux d’au moins un volume. De même, lors des périodes chaudes, un problème de surchauffe pourrait apparaitre, auquel cas une surventilation nocturne pourrait être mise en place. 21/01/2011 91 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Figure 52 : Schéma de principe de la ventilation double flux du rez-de-chaussée du bâtiment 13 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT • Estimation de l’investissement : Le Tableau 17 représente une estimation des prix des différents postes décrits précédemment pour le cas du bâtiment 13. Désignation Centrale double flux à débit variable 9000m3/h, récupérateur à roues, batterie eau chaude 40kW Sondes de présence Sondes CO2 Horloge Registres motorisés Bouches de soufflage / reprise Clapets coupe feu Caissons acoustiques Réseaux : fourniture + pose + calorifuge TOTAL Prix (€) 22500 900 400 200 6600 6000 2600 800 35000 75000 Tableau 17 : Investissement total et par postes du système double flux (Bâtiment 13) • Estimation de la pertinence : Les résultats de la simulation de cette préconisation affichent une valeur de 48 kWh/m² de besoin en chauffage. Cette valeur est de 57 kWh/m² pour la simulation réglementaire, soit un gain de près de 16%. Le Tableau 18 regroupe les avantages et les inconvénients de cette préconisation. Avantages Économie d'énergie de chauffage Très bonne qualité de l'air intérieure Confort thermique amélioré Acoustique : Isolement de façade amélioré Inconvénients Augmentation des consommations électriques Réhabilitation : Mise en œuvre compliquée Tableau 18 : Avantages et inconvénients du système double flux (Bâtiment 13) Administration / CDI / Gymnase : Dans cette partie du lycée, qui a été réhabilitée il y a quelques années, il existe une ventilation mécanique simple flux. Outre les problèmes olfactifs ressentis dans le gymnase, il est apparu que la majorité des occupants ressentent un certain inconfort thermique dans ces locaux et plus particulièrement dans l’administration ou des personnes y sont présentes toute la journée. Cet inconfort est dû aux problèmes énoncés dans les explications précédentes sur les risques d’inconfort liés au système de ventilation simple flux et aux entrées d’air en menuiserie. Une préconisation de transformation de ce système simple flux en un système double flux est proposée. 93 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Le principe de ce système et son fonctionnement sont les mêmes que pour la préconisation précédente à ceci près qu’une partie des réseaux est déjà en place, ce qui facilitera sa mise en œuvre. En effet, les réseaux d’extraction seront conservés. Ils seront doublés pour réaliser celui du soufflage qui suivra le même cheminement. Le caisson simple flux sera remplacé par une CTA à débit variable avec les mêmes caractéristiques et équipements que celle de la préconisation précédente. Les débits d’air extrait n’ont pu être contrôlés mais la supposition qu’ils sont au minimum règlementaire est prise. Les débits préconisés sont regroupés dans le Tableau 19. LOCAL R+1 Archives CDI Reprographie Dépôt CDI Sanit. Personnel Circulation Adm Archives Adm Archives Adm Direction (Ss-Dir.) Direction (Secrét.) Direction (Dir.) Direction (Secrét.) Intendance Intendance Intendance RdC Gymnase Vestiaire Sanitaire Bureau TOTAL Occupation Extraction (m3/h) Soufflage (m3/h) 15 1 2 1 1 1 2 1 30 30 30 270 45 30 30 30 270 15 3 1 410 60 30 30 1265 30 30 45 45 30 45 30 45 30 45 30 30 45 45 30 45 30 45 30 500 30 1265 Tableau 19 : Débits d’extraction et de soufflage dans les locaux (Bâtiment 14) 94 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT • Estimation de l’investissement : Le Tableau 20 représente une estimation des prix des différents postes décrits précédemment. Désignation Centrale double flux à débit variable 1300m3/h, récupérateur à roues, batterie eau chaude Prix (€) Sondes de présence 100 Horloge 100 Registres motorisés 1200 Bouches de soufflage / reprise 1100 Clapets coupe feu 500 Pièges à sons circulaires 500 Réseaux : fourniture + pose + calorifuge 5500 TOTAL 17000 8000 Tableau 20 : Investissement total et par postes du système double flux (Bâtiment 14) • Estimation de la pertinence : Les résultats de la simulation de cette préconisation affichent une valeur de 98 kWh/m² de besoin en chauffage. Cette valeur est de 122 kWh/m² pour la simulation réglementaire, soit un gain de près de 20%. Le Tableau 21 regroupe les avantages et les inconvénients de cette préconisation. Avantages Économie d'énergie de chauffage Très bonne qualité de l'air intérieure Confort thermique amélioré Acoustique : Isolement de façade amélioré Partie des réseaux déjà existants Inconvénients Légère augmentation des consommations électriques Tableau 21 : Avantages et inconvénients du système double flux (Bâtiment 14) ` 95 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Ateliers : Pour l’optimisation de l’atelier et notamment pour le confort d’été, deux solutions de ventilation seront préconisées. Une première avec une ventilation naturelle traversante utilisée uniquement durant les périodes chaudes et une seconde avec une ventilation mécanique double flux. • Ventilation naturelle des ateliers (uniquement pour le confort d’été) La réalisation de cette ventilation naturelle se fera par l’ouverture des menuiseries en partie haute de l’atelier électrotechnique comme vue sur la Figure 53 et par l’ouverture des portails (Figure 54) sur la façade diagonalement opposées afin de créer un courant d’air traversant. L’ouverture se fera par un système mécanique déporté pour éviter l’installation d’une ouverture électrique. Ainsi pendant les surchauffes d’été la possibilité d’ouvrir ces menuiseries offrira la possibilité aux occupants d’évacuer la chaleur en créant un brassage d’air. Figure 53 : Vue de l'atelier avec ouvrants permettant la ventilation naturelle 96 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Figure 54 : Vue des portails de l'atelier utilisés entre autre pour la ventilation naturelle • Ventilation double flux des ateliers. La solution de mettre en place un système de ventilation double flux est préconisée pour les ateliers du bâtiment 15. La réglementation sanitaire départementale impose un débit pour les ateliers de locaux d’enseignement de 18 m3/h par occupant. Il a été estimé une occupation maximale de 30 personnes pour l’atelier électrique et de 20 personnes pour l’atelier productique. Soit des débits respectifs de 540 m3/h et 360 m3/h et un débit total de 900 m3/h. Le système aura un fonctionnement en tout air neuf. Il sera composé d’une CTA à débit variable modulé en fonction de l’occupation des deux ateliers. Une sonde de présence sera installée dans chaque atelier et toutes deux seront reliées à des registres fonctionnant en tout ou rien situés sur les réseaux de soufflage et de reprise. La CTA sera équipé d’un récupérateur à roue d’efficacité de 80% de façon à limiter les déperditions par renouvellement d’air neuf. Aucune batterie chaude ne sera installée dans la CTA. Le système de chauffage déjà en place, à savoir les aérothermes, sera conservé. Devant les grands volumes de ces locaux, les débits mis en jeu sont faibles. De plus la grande hauteur sous plafond permet d’estimer que l’effet néfaste que peut avoir un soufflage à basse température sur le confort thermique sera limité. Estimation de l’investissement 15000 €. 97 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT IV.3. Thermique Les clichés infrarouges ont permis de constater que l’enveloppe du bâtiment était fortement déperditive, il en résulte des effets de parois froides. De plus les menuiseries de mauvaise qualité entrainent des infiltrations. Il est donc indispensable d’isoler le bâtiment, le remplacement des menuiseries sera aussi envisagé. Les différents problèmes rencontrés et les solutions correspondantes retenues pour la partie thermique en ce qui concerne les bâtiments étudiés sont dans le Tableau 22. Problèmes rencontrés Préconisations Bâtiments non isolés Ponts thermiques murs/façade et plancher/façade : pertes linéiques et surfaciques Asymétrie de température due au vitrage peu performant, infiltrations d’air, menuiseries aluminium fortement déperditives, fenêtres qui ne ferment pas car elles sont détériorées. Isolation des parois opaques verticales, Isolation toiture et plancher bas Remplacement des menuiseries Isolation des volets roulants Tableau 22 : Problèmes rencontrés et préconisations IV.3.a. Préconisations règlementaires Le bâtiment 14 a été rénové en 1998, il n’est pas nécessaire de réaliser des travaux afin de le mettre aux normes. • Parois vitrées Bâtiments 13 et 15 (hors atelier) Il est préconisé de changer les menuiseries du lycée, qui sont peu performantes, afin de réduire les déperditions thermiques des façades des bâtiments 13 et 15. Le ratio de surface vitrée par rapport à la surface de paroi verticale opaque est de 34% pour le bâtiment 13 par exemple. Les déperditions par les surfaces vitrées ne sont donc pas négligeables, il est indispensable d’opter pour des vitrages plus performants. La partie fixe de chaque menuiserie n’apporte aucun éclairage naturel utile car elle est située en deçà du plan de travail. De plus, elle contribue fortement aux déperditions, elle sera donc supprimée et remplacée par des parpaings de béton cellulaire isolant. 98 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT D’après l’arrêté du 3 mai 2007, la RT 2005 dans l’existant (élément par élément) impose d’avoir des menuiseries avec un Uw max = 2,6 W.m-2.K-1 (ouvrants à menuiserie coulissante) alors que les menuiseries actuelles du lycée sont de l’ordre de 3 W.m-2.K-1. Pour atteindre cette valeur, on préconise de remplacer le vitrage par un double vitrage type 4/12/4 air de type « Planilux » de chez SAINT GOBAIN GLASS avec cadre aluminium (Uf=4 W.m2 -1 .K ) ou équivalent avec un Uw max= 2,6 W.m-2.K-1, ce dernier doit être feuilleté (Règlementation ERP). Surface vitrée : Bâtiment 13 : 420m² Bâtiment 15 : 280 m² Total : 700 m² Prix : 200 €/m² Investissement : 140 k€ Pour diminuer les infiltrations importantes par le portail métallique dans l’atelier responsable de consommation importante de chauffage et d’un inconfort signalé par les occupants. Il sera préconisé l’installation d’une porte métallique avec une perméabilité à l’air maitrisée et une performance thermique adaptée. Ainsi le choix se portera sur une porte industrielle du type « SPU40 » de HORMANN qui présente une perméabilité à l’air de classe 2 selon la norme EN 12426, une isolation thermique U=1,2W/m².K pour la version avec le portillon et une isolation acoustique de 22dB. Investissement : 25 k€ Des simulations thermiques dynamiques on été faites afin de voir l’impact de chaque préconisation sur les besoins de chauffage. En changeant les menuiseries, les besoins des bâtiments 13 et 15 diminuent (Figure 56): il s’en suit un gain de 6 % par rapport au bâtiment existant. La mise aux normes des vitrages du lycée n’a donc pas un fort impact sur les besoins. 118 Besoins (kWh/m².an) 120 111 Existant 100 80 60 Double vitrage 4/12/4 40 20 0 Figure 55: Besoins en chauffage Bat 13 et 15 99 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT • Parois verticales opaques Bâtiments 13 et 15 Les murs du lycée ne sont pas isolés, les clichés infrarouges de la façade extérieure montrent qu’il y a de fortes déperditions. La RT impose une valeur de Umax = 0,45 W.m-2.K-1 pour les murs et Rtot=2.22 m².K/W. Le coefficient U des murs du lycée est nettement supérieur : Umax estimé STD = 5 W.m-2.K-1. Une isolation intérieure sera mise en place pour rendre le bâtiment conforme à la RT 2005. L’isolant choisi est la laine de verre de type « Calibel APV 13 » de chez ISOVER (Figure 57) ou équivalent avec une conductivité thermique de 0,035 W/m.K. Cet isolant est un complexe de doublage constitué d’un panneau de laine de verre de forte densité sur lequel est collée une plaque de plâtre. L’épaisseur de l’isolant est de 8 cm. 1. 2. 3. 4. Calibel APV 13 Colle Bande de jointement Isolair Figure 56 : Schéma de principe de Avantages de l’isolant : l'isolant intérieur -Performances acoustiques élevées. -Bonne résistance au feu. -Laine de verre fabriquée avec des produits naturels et abondants mais aussi produits en verre recyclés : isolation la moins chère du marché. -Sa durée de vie est généralement de 50 ans sans aucun entretien. -Haute résistance aux chocs et à la compression. Isolation par l’intérieur Avantages - Prix (facilité de mise en œuvre) Inconvénients - Peu d’inertie - Réduction de la surface utile - Nécessité d’enlever tous les émetteurs et de les replacer ensuite (inconvénient moindre) Surface parois verticales : 1600m² 100 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Prix isolation : 40 €/m² Investissement : 64 k€ 118 Besoins (kWh/m².an) 120 Existant 100 79 80 60 Isolation intérieure 40 20 0 Figure 57 : Besoins en chauffage Bat 13 et 15 hors atelier L’isolation par l’intérieur permet de diminuer les besoins de 33 % des bâtiments 13 et 15 (hors atelier) (Figure 57). Cette solution est donc plus performante que celle qui préconise de changer les fenêtres. Ceci s’explique car la surface des parois verticales opaques donnant sur l’extérieur est assez conséquente. L’isolation par l’intérieur permet de diminuer les appels de puissance, autrement dit de lisser la courbe de puissance et donc économiser de l’énergie. Besoins (kWh/m².an) 350 300 295 283 Existant 250 200 Isolation intérieure 150 100 50 0 Figure 58 : Besoins en chauffage atelier La mise en place d’une isolation par l’intérieur dans l’atelier permet seulement un gain de 4 % sur les besoins par rapport au bâtiment existant (Figure 58). Le fait de rendre les parois verticales de l’atelier réglementaires ne permet donc pas des gains significatifs. 101 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT • Plancher bas Bâtiments 13 Les planchers bas du lycée ne sont pas isolés, ils sont fortement déperditifs. Le bâtiment 13 est sur vide sanitaire avec un Umax estimé = 4 W.m-2.K-1. La RT impose un Umax = 0,5 W.m-2.K-1, ce qui correspond à une résistance de 2 m².K/W. L’accès au vide sanitaire étant possible, la préconisation retenue est une isolation sous dalle car cela engendrera moins de travaux qu’une isolation sur dalle (avec un matériau à forte densité pour pouvoir supporter les charges) et donc un coût inférieur. Les panneaux isolants sont des panneaux en mousse de polystyrène extrudé de chez ISOVER d’une épaisseur de 8 cm (λ= 0,035 W/m.K). Avantages de l’isolant : 118 -Hautes performances thermiques -Insensible à l'humidité -Produit multi-applications Surface plancher : 1000 m² Besoins (kW h/m ².an) 120 102 100 80 60 Existant Isolation plancher 40 20 0 Prix isolation: 40 €/m² Figure 59 : Besoins en chauffage Bâtiment 13 Investissement : 40 k€ L’isolation du plancher bas sur vide sanitaire du bâtiment 13 permet de diminuer de 14 % les besoins (Figure 61). Par rapport à la solution d’isoler par l’intérieur, cette solution entraîne une diminution des besoins moins importante car la surface de plancher est inférieure à celle des parois opaques verticales. Cette solution reste toutefois intéressante. Bâtiments 15 Le bâtiment 15 est sur terre plein, on ne peut donc pas isoler sous la dalle. De plus la présence de machines dans l’atelier ne permet pas la mise en place d’une isolation sur plancher. Aucune solution n’a donc été retenue. 102 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT • Toiture Bâtiments 13 et 15 (hors atelier) Les déperditions par les toitures représentent en moyenne 30% des déperditions totales d’un bâtiment, il est donc important de ne pas négliger ce poste pour améliorer l’isolation du bâtiment. Les toitures terrasses sont déjà isolées : 8 cm de polystyrène expansé. A cause d’une mauvaise étanchéité, l’isolant n’est pas protégé de l’humidité, ses performances sont donc dégradées. Dans ce cas, il est difficile de réaliser des simulations fiables puisque les caractéristiques de l’isolant détérioré ne sont pas connues. Mais, étant donné qu’il est nécessaire de rénover l’étanchéité, l’isolant sera aussi remplacé. La solution préconisée est de refaire l’isolation et l’étanchéité des toitures terrasse avec des panneaux isolants en laine de roche de forte densité de type « Rockacier B » de la marque ROCKWOOL ou équivalent. Un pare vapeur de type « Rocksourdine » de la même marque ou équivalent sera installé en sous face de l’isolant. Pour l’étanchéité, un revêtement PVC blanc de type « Monarplan » de chez SIPLAST sera posé directement sur l’isolant afin de limiter l’absorption du flux solaire par la toiture. Pour être réglementaire, l’isolant de type « Rockacier B » doit avoir une épaisseur de 100mm (U=0.4 W.m-2.K-1, λ= 0,039 W/m.K). Avantages de l’isolant : -Performances acoustiques élevées -Bonne résistance au feu : Euroclasse A1 (incombustible) -Matériau recyclable à l’infini -L’analyse de son cycle de vie place le matériau parmi les plus écologiques du marché -Isolation à faible coût Surface toiture : 2000m² Prix isolation: 70 €/m² Investissement : 140 k€ 103 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Atelier (bâtiments 15) Une isolation par l’intérieur est préconisée en installant un faux plafond à une hauteur de 4m. La fixation de ce faux plafond sera réalisée par des suspentes ou par des rails fixés au niveau des fermettes métalliques. Pour l’isolation, des panneaux de laine de verre d’épaisseur 100mm de type « IBR » de chez ISOVER ou équivalent seront posés sur le faux plafond (U=0.4 W.m-2.K-1, λ= 0,039 W/m.K). Sous l’isolant, un pare vapeur de type « Stopvap » de chez ISOVER ou équivalent sera installé. Note : Afin d’assurer le désenfumage, des conduites au niveau de chaque skydôme allant du faux plafond jusqu’à la tôle métallique seront mises en place. Avantages de l’isolant : - Performances thermo-acoustiques - Bonne cohésion mécanique - Conditionnement en grande longueur - Rouleau fortement compressé pour faciliter la manutention - Excellente réaction au feu - Faible coût ITI avec laine de verre ISOVER Avantages Inconvénients - Le faux plafond peut avoir une influence sur l’acoustique et ainsi permettre de faire des économies pour la mise aux normes acoustiques de l’atelier (plutôt que d’installer des baffles acoustiques par exemple, ce qui aurait coûté beaucoup plus cher) - Installer un faux plafond sur toute la longueur de l’atelier - Mise en œuvre complexe - Diminution de l’éclairage naturel - Diminution du volume à chauffer 104 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Surface faux plafond : Surface toiture atelier : 2025 m² Surface skydômes : 116 m² Surface faux plafond : 1910m² Prix isolation: 70 €/m² Investissement : 134 k€ Figure 60 : Besoins en chauffage atelier On obtient un gain très important (58%) expliqué par la qualité de l’isolation mais surtout à cause de la diminution du volume (environ un tiers) de la pièce avec le faux plafond (Figure 62). IV.3.b. Préconisations améliorées Des préconisations améliorées sont proposées afin d’atteindre un niveau de performance supérieur. • Parois vitrées Bâtiments 13 et 15 Les huisseries des bâtiments 13 et 15 sont toutes en aluminium. Le coefficient de transmission thermique de l’aluminium est supérieur à celui du PVC et du bois. Pour une performance thermique accrue, la solution suivante est préconisée : menuiserie avec double vitrage de type « CLIMAPLUS 4S 4/16/4 argon» de chez Saint Gobain glass ou équivalent (Ug=1,2 W.m-2.K-1), huisserie PVC (Uf=1,6 W.m-2.K-1), Uw est environ égal à Uw = 1,3 W.m-2.K-1. Surface vitrée : Bâtiment 13 : 420m² Bâtiment 15 : 280 m² Total : 700 m² Prix : 400 €/m² Investissement : 280 k€ Figure 61 : Besoins en chauffage bâtiments 13 et 15 hors atelier Ici, le gain entre la préconisation règlementaire et la préconisation améliorée n’est pas significatif. Cela montre le fait qu’il n’est pas judicieux d’isoler fortement une seule partie du bâtiment. L’intérêt de ces préconisations améliorées sera évident lors de la combinaison de toutes les préconisations améliorées. 105 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Bâtiment 14 Les menuiseries du bâtiment 14 ayant été changées récemment, elles sont performantes, elles ne seront donc pas remplacées pour la solution optimisée. • Parois verticales opaques Bâtiments 13 et 15 Une isolation par l’extérieur par une façade ventilée a été retenue pour la solution performante afin de traiter les ponts thermiques, protéger les murs des variations climatiques et conserver les propriétés thermiques des murs intérieurs (inertie). Une façade ventilée facilite l’évacuation de la vapeur d’eau provenant de l’intérieur en favorisant l’évacuation de l’humidité éventuelle due aux infiltrations. L’isolant sera de type « isofaçade 35 R » de la marque ISOVER et d’épaisseur e=100+75 mm (U= 0.2 W.m-2.K-1, λ= 0,035 W/m.K). L’isolant sera donc posé en deux couches. Il sera fixé à l’aide de chevilles avec tête « Max iso » de la marque Etanquo ou équivalent. Le choix de panneaux composites de la marque Trespa ou équivalent parait être une solution judicieuse. Plusieurs motifs et coloris sont disponibles ce qui permet de réaliser de belles façades à un coût tout à fait raisonnable. 1. Equerre métallique de fixation 2. Chevron 3. Isolant type : Isofaçade 35R 4. Cheville étoilée 5. Parement composite Fixation : Figure 62 : Schéma de principe de l'isolant façade Avantages de l’isolant : - Hautes performances thermo-acoustiques - Très faible masse combustible rapportée sur la façade - Excellente tenue mécanique - Panneau roulé permettant une mise en œuvre plus rapide et coloris disponibles - Façade embellie - Découpe limitée et coloris disponibles - Intégration derrière tous types de bardages Avantages du parement : - Grande résistance mécanique - Grande longévité - Peu d’entretien - Différents motifs 106 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Isolation par l’extérieur Avantages - Pas de réduction de surface utile - Bonne inertie - Limitation des ponts thermiques - Aspect de modernisation des façades Inconvénients - Prix au m² - Mise en œuvre difficile : surcoût Figure 63 : Façade avant isolation par l'extérieur Figure 64 : Façade après isolation par l'extérieur 107 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Surface parois verticales : 2300m² Prix isolation : 180 €/m² Investissement : 414 k€ Figure 65 : Besoins en chauffage des bâtiments 13 et 15 hors atelier L’isolation par l’extérieur permet des gains de 55 % par rapport au bâtiment existant (Figure 67). Les bâtiments avec une telle solution seront très performants car l’isolation par l’extérieur va permettre de supprimer les ponts thermiques qui ont été mis en évidence avec la caméra thermique. Le principal problème est le surcout qui est élevé. Remarque L’isolation par l’extérieur de l’atelier n’amène pas un gain significatif, cependant dans un souci d’esthétisme et d’uniformité de l’ensemble des bâtiments, il sera isolé de la même manière. Bâtiment 14 Aucune isolation supplémentaire n’est préconisée pour les parois verticales de ce bâtiment car il a été rénové récemment et le gain sur les besoins en chauffage estimé (selon les simulations) avec un isolant plus performant ne justifie pas le coût des travaux. • Plancher bas Bâtiment 13 La solution réglementaire est conservée car selon les simulations, doubler l’épaisseur de l’isolant n’amène pas un gain satisfaisant. Bâtiment 14 Le plancher bas du bâtiment 14 sera isolé de la même façon que le plancher bas du bâtiment 13. 108 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Surface plancher : 200m² Prix isolation : 40 €/m² Investissement : 80 k€ Le gain apporté par l’isolation du plancher est loin d’être négligeable puisqu’il est égal à 24% (Figure 69). De plus, le coût relativement faible de cette solution la rend très intéressante (surface de plancher réduite). Figure 66 : Besoins en chauffage du bâtiment 14 Bâtiment 15 Le plancher bas ne sera pas isolé pour les mêmes raisons que celles données dans la partie réglementaire. • Toiture Bâtiments 13 et 15 (hors atelier) Même commentaire que pour le plancher bas du bâtiment 13. Bâtiment 14 Aucune isolation supplémentaire n’est préconisée pour la toiture de ce bâtiment car il a été rénové récemment et le gain sur les besoins en chauffage estimé (selon les simulations) avec un isolant plus performant ne justifie pas le coût des travaux. Atelier (bâtiment 15) La solution préconisée est la même que celle expliquée dans la partie réglementaire. Par contre, l’épaisseur de l’isolant augmente : panneaux de laine de verre de type « IBR » de chez ISOVER ou équivalent d’une épaisseur de 200mm (U= 0.2 W.m-2.K-1, λ= 0,039 W/m.K). L’inconvénient de cette solution est qu’il n’y a pas continuité de l’isolant entre les parois verticales et la toiture puisque les murs sont isolés par l’extérieur. Mais en comparant cet inconvénient avec les avantages qu’offre cette solution (diminution du volume, performances acoustiques), il est judicieux de préconiser l’isolation par l’extérieur. 109 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Surface faux plafond : Surface toiture atelier : 2025 m² Prix : 90 €/m² Surface skydoms : 116 m² Investissement : 170 k€ Surface faux plafond : 1910m² Avec une isolation doublée, les besoins sont encore diminués. Le gain obtenu par rapport au bâtiment règlementaire n’est pas très important pour les raisons évoquées précédemment (cf. préconisation améliorée pour les vitrages). Le fait de doubler l’isolant n’engendre pas de complication au niveau de la mise en œuvre par rapport à la solution réglementaire donc cette solution n’est pas beaucoup plus coûteuse. Figure 67: Besoins chauffage atelier • Confort d’été Bâtiment 13 Pour limiter au maximum l’inconfort d’été dans le bâtiment 13, la surventilation nocturne est préconisée. Ce bâtiment profite d’une forte inertie (parois lourdes). L’été, durant la journée, la température augmente dans les locaux, la chaleur est stockée dans les parois. L’utilisation de masques solaires ne permet pas de réduire significativement les températures intérieures en période scolaire. La mise en place d’une climatisation n’est pas préconisée étant donnée les fortes consommations qu’elle engendre, dans un bâtiment de volume important. Une surventilation nocturne de cinq volumes par heure, permet d’évacuer une grande partie des calories stockées dans les parois inertielles durant la journée, limitant ainsi une température diurne trop élevée. La Figure 68 représentative de l’inconfort d’été présente le nombre d’heures durant l’année scolaire (hors période estivale) où la température est supérieure à 28°C, pour chaque pièce du bâtiment 13. Ainsi en moyenne et en l’état actuel (B13 Base), 130 heures de l’année scolaire, sont supérieure à 28°C. Il est obtenu 480 heures de moyenne environ dans la solution réglementaire. Cette augmentation est liée à un effet « thermos » lié à l’amélioration des performances de l’enveloppe visant à réduire les consommations énergétiques. Il faut donc veiller à diminuer cette augmentation de température par le biais d’une surventilation nocturne. 110 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Figure 68 : Efficacité de la surventilation nocturne Ainsi une surventilation nocturne de 3 vol/h, permet de diminuer à 230 environ le nombre d’heures ayant une température supérieure à 28°C et jusqu’à 120 heures, avec un débit de 5 vol/h. Il est donc préconisé d’utiliser ce dernier débit en surventilation nocturne. Bâtiment 14 Le bâtiment 14, et notamment le CDI, est sujet aux surchauffes d’été. Pour traiter cette source d’inconfort, la seule solution qui apparaît comme réalisable est la mise en place d’une climatisation. Cette partie n’ayant que très peu de masse interne, il n’est pas possible d’utiliser une surventilation. Le bâtiment ayant déjà été rénové, il n’est pas judicieux d’y apporter des modifications, de plus étant donné la structure légère du CDI, il n’est pas possible d’ajouter de la masse interne. Figure 69 : Evolution du nombre d’heures au dessus de 28°C pour chaque zone 111 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT La Figure 69 montre l’efficacité de la climatisation. Le nombre d’heures au dessus de 28 °C, sans tenir compte des vacances d’été où l’établissement est vide, diminue nettement. La droite en pointillés représente le nombre d’heures supérieures à 28°C en extérieur, il faut noter que celles à l’intérieur du bâtiment sont plus importantes du fait des apports solaires. Un dimensionnement montre que la puissance minimale requise pour l’ensemble du bâtiment est de 12kW. Il est préconisé de remplacer les ventilo-convecteurs actuels du CDI par des ventiloconvecteurs avec batterie 4 tubes et de les coupler à un split pour la génération de froid. Les différents bureaux de la partie administration seront climatisés à l’aide de cassettes 4 voies, reliées au même split que précédemment et placées en plafonnier au centre du local. L’unité extérieure sera disposée sur les toitures terrasses jouxtant le CDI. A titre d’exemple, une unité extérieure d’une puissance de 12 kW permettrait d’assurer la climatisation de ces locaux. Les cassettes de la partie administration pourront être de type cassette 4 voies 600x600 de 1kW au nombre de 6 (une pour chaque local) et les ventilo-convecteurs pourront être de type batterie 4 tubes (2 tubes pour le froid et 2 tubes pour le chaud) de 1,5kW au nombre de 4. Ces préconisations sont estimées à environ 8000 € (4800€ pour les cassettes, 1000€ pour l’unité extérieure et 2000€ pour les ventilo-convecteurs). 112 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT IV.4. Acoustique Les analyses des mesures effectuées ont montré que le bâtiment ne respectait pas certaines réglementations en vigueur. De plus, tous les différents éléments de rénovation vus précédemment pour l’amélioration de l’isolation thermique du bâtiment peuvent jouer sur les performances acoustiques. Ces impacts sont ressentis sur les transmissions du bruit entre l’espace extérieur et intérieur, entre locaux intérieurs, mais aussi sur le confort acoustique des occupants reposant en partie sur un équilibre entre bruits intérieurs et extérieurs. Cette partie présente différentes solutions préconisées pour corriger les défauts acoustiques rencontrés dans l’établissement. Dans un premier temps, des corrections sont apportées afin de respecter les normes acoustiques. Ensuite, des optimisations sont proposées. Chaque préconisation est valable pour les trois bâtiments sauf indication contraire. Il faut noter que, pour les bâtiments construits avant les années 80, l’estimation des performances acoustiques est complexe. L’absence de plan détaillé, la constitution des parois difficiles à établir, etc., accentuent cette complexité et ne permettent pas de réaliser des simulations efficaces. C’est pourquoi un chiffrage cohérent n’est pas réalisable. La présente partie expose donc seulement les systèmes à utiliser pour corriger les défauts rencontrés. IV.4.a. Préconisations règlementaires • Isolement aux bruits aériens extérieurs Compte tenu de l’Arrêté du 30 mai 1996, les valeurs obtenues lors des mesures sont conformes (avec tolérance pour certaines). Toutefois, les préconisations thermiques règlementaires précédentes proposent de remplacer les vitrages existants par des vitrages plus performants de type 4/12/4. Ce type de menuiserie apporte un affaiblissement acoustique de 30 dB. L’hypothèse que l’isolement de façade résultant sera règlementaire sans tolérance peut être émise. • Isolement aux bruits aériens intérieurs Les mesures effectuées ont montré que l’isolement aux bruits aériens intérieurs devait être amélioré dans certains locaux. Les contributions des différentes transmissions sonores ne pouvant pas être calculées faute de moyens, les systèmes corrigeant chaque transmission sont étudiés. Pour traiter les transmissions directes (paroi séparative) ou les transmissions par les parois latérales, des complexes de doublage peuvent être utilisés. Il s’agit d’un panneau, constitué d’une plaque de plâtre à laquelle est fixé un matériau absorbant dense mais relativement souple. Ce panneau est collé à la cloison existante au moyen de plots de colle, ou accroché au moyen de ossatures anti-vibratiles spéciales, en veillant à laisser une lame d’air entre le complexe et le mur existant. Ce système est facile à mettre en œuvre. 113 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT ⇒ Exemple de système pour le doublage complexe : Mur support : brique de 10 cm. Isolant : laine de verre (10+40 mm) de type Calibel. Doublage : BA13. Gain de 10 dB sur l’affaiblissement acoustique de cette paroi. Même principe que l’isolation thermique intérieure préconisée dans la partie thermique du présent rapport. Pour traiter les transmissions latérales par le plafond, il est préconisé d’utiliser un plafond suspendu. Ce système est constitué de plaques de plâtre vissées sur une ossature métallique. L’espace entre le plafond et le plafond suspendu est garni de laine minérale. En plafond, il ne faut pas coller le complexe de doublage. Ce principe est le même que précédemment. Il sera préconisé entre autre pour l’isolement entre le gymnase et l’administration. ⇒ Exemple de système de plafond suspendu (Figure 74): Plafond support : Plancher hourdis + chape béton. Isolant : laine de verre (10+40 mm) de type Calibel. Doublage: BA13. Gain de 10 dB sur l’affaiblissement acoustique de ce plafond. Figure 70 : Système de doublage acoustique de plafond Les transmissions latérales par le plancher intermédiaire ou sur vide sanitaire pourraient être corrigées par l’utilisation soient de chapes flottantes ou revêtement sur sous couche, soient de dalles flottantes. Cependant, ce deuxième procédé entraîne certaines contraintes : surcharge sur le plancher, relèvement des seuils de porte. La première solution est donc préconisée. Figure 71: Représentation de chape flottante Ces systèmes associent un support de désolidarisation de quelques millimètres à une chape de béton de quelques centimètres qui pourra ensuite recevoir n’importe quel revêtement. Le support de désolidarisation devra être remonté jusqu’aux plaintes et ces dernières ne doivent pas être en contact avec le revêtement. Il faudra faire en sorte qu’il n’y ait pas de marches dues à la pose de ce système. Le gain obtenu par l’utilisation de cette technique varie en fonction du revêtement. 114 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Pour les salles possédant une porte donnant sur un autre local, tel que le bureau du proviseur et le secrétariat, ou sur le couloir, la propagation du bruit se fait notamment par cette porte. C’est un pont phonique important de la paroi séparative entre les locaux. Pour corriger ce défaut acoustique, deux solutions sont préconisées : soit une amélioration de l’étanchéité soit un remplacement de la porte par une porte de type acoustique. L’amélioration de l’étanchéité, par la pose de joints dans le bas des portes et de joints comprimables (joints de calfeutrage) entre les parties fixes et ouvrantes des portes et des châssis, est préconisée pour toutes les portes de l’établissement. La fermeture doit être le plus étanche possible, y compris au niveau du seuil. Pour ce qui est des portes des locaux donnant sur l’atelier, des portes acoustiques (portes dont l'isolation acoustique est renforcée) sont préconisées. Cela permettra d’augmenter l’affaiblissement acoustique de la paroi concernée. ⇒ Exemple : Une porte à âme pleine avec joint sur trois côtés a un Rw de l'ordre de 30 dB (investissement de l’ordre de 400 à 500 €/m2). Les salles donnant sur l’atelier possèdent des vitrages en vue directe sur ce dernier. Il est nécessaire de traiter ces éléments car ils peuvent contribuer énormément à la transmission des bruits aériens intérieurs. Il est donc préconisé de remplacer les vitrages existants par d’autres plus performants comme des doubles vitrages simple ou de type asymétrique. ⇒ Exemple : Des doubles vitrages de type SGG CLIMALIT ACOUSTIC 4/12/6 permettraient d’obtenir un affaiblissement acoustique de la menuiserie de 33dB et ainsi de diminuer fortement la contribution du vitrage dans la transmission sonore. Afin d’isoler acoustiquement l’atelier productique de l’atelier électrotechnique, il est préconisé d’installer une paroi remontant jusqu’au plafond au dessus des salles se situant entre les deux ateliers. Cette paroi sera de type double, car ce système est simple à monter. ⇒ Exemple : Une paroi double de type 72/48 permet un affaiblissement acoustique de 33dB sans isolant entre les 2 plaques de plâtre et de 39 dB avec isolant. • Isolement aux bruits de chocs Les mesures de bruit de chocs réalisées dans le lycée ont montré que les planchers intermédiaires du bâtiment 15 ne respectaient pas la valeur limite de niveau de bruit de choc standardisé de 60 dB fixé par l’Arrêté du 25 avril 2003. Il faudrait donc mettre en œuvre un système plus performant comme un revêtement de sol acoustique, un revêtement sur résiliant (sur sous couche) ou une chape flottante. Cependant, ces deux dernières techniques nécessiteraient relativement plus de travaux que la première. Il est donc préconisé d’utiliser un revêtement de sol souple acoustique. Si la pose d’un revêtement souple n’est pas réalisable, il est possible d’isoler du bruit de choc par la pose d’un plafond suspendu (du même type que précédemment) dans le local inférieur. 115 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Une étude réalisée à l’aide du logiciel ACOUBAT (développé par le CSTB) a permis de montrer qu’avec un revêtement de sol ayant une efficacité de 18 dB le niveau de bruit de choc standardisé passe de 68 dB à 57 dB. Un revêtement de sol souple de type certifié UPEC A (efficacité 18 dB) en remplacement du revêtement classique déjà présent permettrait d’obtenir une valeur règlementaire. • Équipements Les mesures de bruit généré par les aérothermes présents dans l’atelier (bâtiment 15) ont montré qu’ils ne respectaient pas la valeur limite fixée par l’Arrêté du 25 avril 2003. Il est donc nécessaire d’effectuer une correction pour ramener le niveau de pression acoustique de 58 dB (A) à 38 dB (A). Pour cela, l’utilisation de pièges à sons ou de capot acoustique est envisageable. Ce type d’aérotherme semble produire plus de bruit par soufflage ou reprise d’air que par rayonnement du capot. Il paraît donc important de traiter par un piège à son, type caisson à baffles acoustiques, les bouches de soufflage et de reprise. ⇒ Exemple : Un piège à son de type TROX XSA100-67-3-PF (Figure 72) de dimension 500x450x800 mm (14Pa à 2187m3/h) permettrait d’obtenir un niveau de pression acoustique global pour l’aérotherme de 36 dB (A) (Dimensionnement réalisé à l’aide du logiciel disponible sur le site internet de TROX). Figure 72: Caisson à baffles acoustiques type Trox XSA • Réverbération Les temps de réverbération mesurés ont montré, pour la plupart, qu’ils ne respectaient pas la règlementation en vigueur (Arrêté du 25 avril 2003). Il est donc nécessaire de traiter les locaux concernés. Il existe plusieurs solutions pour corriger ces défauts : soit par l’utilisation de panneaux absorbants sur les murs, soit par l’utilisation de plafond suspendu acoustique. La première solution ne semble pas correspondre à l’utilisation du bâtiment car les murs des locaux sont souvent utilisés pour de l’affichage. De plus, ce type de correction est plus sujet à dégradation. Il est donc préconisé d’utiliser la solution plafond suspendu absorbant. 116 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Les plafonds suspendus des salles de cours pourront être remplacés par des plafonds plus performants de type plafond acoustique. Dans le cas où aucun plafond n’est installé, le type de plafond précédent pourrait être utilisé. Si la correction n’est pas suffisante avec un plafond seul, il est possible de le combiner avec des panneaux absorbants muraux (en hauteur pour éviter la dégradation). ⇒ Exemple : le temps de réverbération de la salle C12 pourrait passer de 1,65 s à 0,47 s avec l’utilisation d’un plafond absorbant économique et polyvalent de type ROCKFON Artic 600 x 600 x 15 (αw=0,7). Les ateliers vont être munis de plafond suspendu pour corriger les défauts thermiques. Ce plafond pourra être de même type que le précédent. Il est ressorti pendant la journée de mesures que le couloir du bâtiment 15 (1er étage) était particulièrement réverbérant. Il est donc préconisé d’utiliser un plafond suspendu absorbant de même classe que précédemment pour corriger ce problème. L’utilisation de ces systèmes permettrait d’obtenir des temps de réverbération règlementaires. 117 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT IV.4.b. Préconisations optimales Les préconisations décrites dans cette partie permettent d’obtenir des performances acoustiques optimales. • Isolement des façades Afin de renforcer l’isolation thermique, un double vitrage 4/16/4 est préconisé (cf. §IV.3.a). Ceci va, en plus, améliorer l’isolement de façade. Cependant, le bruit peut toujours se propager par les entrées d’air si les nouvelles fenêtres en comportent et par le caisson du volet roulant. Il faudrait alors dans l’idéal y remédier et cela grâce à plusieurs solutions. Les entrées d'air Solution 1 : L’utilisation d’une ventilation double flux permettrait de supprimer les entrées d’air en menuiserie. Les préconisations optimales pour la qualité de l’air devraient permettre cette solution. Solution 2 : Dans le cas où une ventilation double flux ne pourrait pas être intégrée, le choix d’entrée d’air acoustique positionnée sur les menuiseries pourrait limiter la dégradation de l’isolement de façade. ⇒ Exemple de système d’entrée d’air (Figure 77) : Hygroréglable acoustique. Rapidement démontables pour en faciliter l’entretien. Figure 73 Isola HY Répond à un classement de façade de 30 dB. Les coffres de volet roulant Solution 1 : Placés à l’intérieur de la pièce, ils doivent subir un traitement de renforcement acoustique particulier grâce à la pose de joints (mousse, résine) ou d’un absorbant et isolant acoustique à l’intérieur (laine de roche). Solution 2 : Dans le cas d’une isolation par l’extérieur, le système est intégré dans le complexe. Il est donc bien isolé et étanche à l’air. Il n’y a pas d’amélioration à apporter. 118 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT • Isolement aux bruits aériens intérieurs Le présent paragraphe préconise des solutions optimales pour réduire les défauts d’isolement aux bruits aériens entre locaux. Solution 1 : Isolant mince sur cloison existante. Pour une isolation acoustique performante où le gain de place est important, il faut se tourner vers une isolation acoustique de haut niveau en faible épaisseur (inférieure à 5cm). Avec ce type d’isolant les gains acoustiques seraient largement supérieurs aux exigences. ⇒ Exemple d’isolant mince : - Optima Sonic d’isover (voir Figure 78) : - Système mince réglable en épaisseur - Panneau roulé de laine de verre Figure 74 Isolant Optima Sonic - Ossatures métalliques - Parements en plaques de plâtre Cette association d’isolant mince sur une paroi de briques creuses de 100 mm, aurait l’avantage, en plus d’être plus mince que la préconisation règlementaire, d’avoir un gain de 17 dB (Figure 79). Figure 75 Gain pour un mur de briques creuses Solution 2 : Création d’une nouvelle cloison. Une solution plus draconienne, mais parfois plus efficace que la présence d’une multitude de couches d’isolant, serait de remplacer la paroi existante par une nouvelle cloison. Les imperfections dans la paroi existante peuvent créer la présence de ponts phoniques, c’est pourquoi le mieux serait de la remplacer. Ainsi, la performance réelle de la paroi pourrait être connue. 119 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT ⇒ Exemple de cloison sur ossature : Les cloisons du type Placostil® 98/48 (Figure 80) : - Ossature métallique Placostil, - Chaque parement sera constitué d’une plaque phonique BA 13 et d’une plaque Placo Impact BA 13, Figure 76 : Cloison 98/48 - Laine minérale. - Haute performance acoustique RA = 50 dB La plaque de Placo Impact BA13 est préconisée puisqu’elle est renforcée contre les chocs. Elle serait adaptée à ce type d’établissement qui peut être amené à subir des dégradations. • Équipements La mise en place de CTA (centrale de traitement d’air) double flux (cf. §IV.2.b) nécessiterait l’installation de piège à son sur le conduit de soufflage et sur celui de reprise afin de ne pas générer un bruit qui pourrait perturber le voisinage ou augmenter la valeur de l’émergence. Ces pièges à son seront de type caissons à baffles acoustiques pour la CTA du bâtiment 13 et celle du 15 et de type caissons circulaires pour le bâtiment 14. Si le châssis de chaque CTA installée rayonne du bruit, il sera nécessaire d’installer un capot acoustique autour de la centrale. De plus, la CTA sera désolidarisée des socles supports en béton par des plots anti-vibratiles afin de diminuer les transmissions solidiennes. Les débits de ventilation des centrales devront être les plus faibles possible afin d’éviter l’apparition de turbulence et donc de bruit au niveau des bouches de soufflage et de reprise. Si les débits utilisés sont trop importants, des bouches de ventilation acoustique seront préconisées. 120 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT IV.5. Eclairage La majorité des préconisations vont s’appuyer sur les remarques de la journée de mesure et sur logiciel Dialux pour les valider. Les problèmes relèvent essentiellement du manque d’éclairement. L’éclairage peut s’adapter à l’activité du local et ainsi il peut être optimisé en termes de consommation et de confort. L’uniformité ne sera pas traitée pour plusieurs raisons. Tout d’abord la règlementation ne reflète pas la réalité dans le sens où malgré de légère zone d’ombre dans une salle, l’éclairage reste agréable et confortable, si l’éclairement est suffisant sur les tables. Ensuite les valeurs trouvées lors de la journée de mesure sont, hormis quelques cas identifiés, proches de la valeur indiqué par la norme. En ce qui concerne le chiffrage des économies financières et énergétiques, il est fait à partir d’un diagnostic électrique réalisé sur un lycée du même type que le lycée Renée Bonnet et des consommations fournis par ce dernier. Il permet d’évaluer la part de l’éclairage sur la consommation et la facture d’électricité. Cette part est ensuite pondérée par les surfaces des salles traitées. IV.5.a. Préconisations règlementaires • La maintenance La première préconisation pour l’éclairage artificiel intérieur concerne la maintenance. Cette dernière doit comprendre un dépoussiérage du luminaire et des lampes, un changement systématique des lampes hors-service et le bon entretien de la structure du luminaire (notamment ceux qui sont désencastrés). Le changement des lampes doit respecter les caractéristiques initiales, particulièrement la température de couleur, qui, si elle diffère d’une lampe à l’autre, perturbe l’ambiance visuelle. La maintenance doit être au moins annuelle pour être efficace. Dans l’exemple de la salle C24, pour laquelle aucune lampe n’est hors-service mais dont l’éclairement moyen est non conforme. L’installation existante fonctionne à 65% du niveau d’éclairement qu’elle pourrait fournir. Figure 77 : Répartition de l'éclairement avant et après maintenance 121 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Si, grâce à une maintenance régulière, elle fonctionnait non pas à 100%, car les installations ne sont pas récentes, mais au moins à 90%, le niveau d’éclairement moyen deviendrait conforme avec une valeur de 387 lux. La répartition de l’éclairement est représentée sur la Figure 77 et montre l’évolution entre avant et après la maintenance. Cela est également vérifié pour l’intendance 2 et le CDI, pour lesquels il y a en plus des lampes non remplacées. L’éclairement moyen réglementaire du CDI est alors respecté tant au niveau de la partie rayonnage que de la partie lecture. Cette préconisation n’apporte certes rien en terme énergétique et économique mais le confort des usagers et des utilisateurs ne doit en aucun cas être négligé. De plus, son poids économique reste faible et elle devrait déjà faire partie d’un fonctionnement normal des bâtiments. Le Tableau 23 récapitule les impacts de la préconisation. Solution Maintenance Aspect énergétique Aucun. Amélioration de l’ambiance visuelle pour un meilleur confort. Aspect confort Meilleure réalisation des tâches visuelles. Aspect économique Investissement faible. Tableau 23 : Récapitulatif de la préconisation 1 • Modifier l’installation La deuxième préconisation vise à modifier l’installation d’éclairage lorsque la maintenance n’est pas en cause ou est insuffisante pour obtenir un bon éclairement. C’est le cas du couloir à l’étage du bâtiment D (bâtiment 15). L’installation ne permet pas un niveau d’éclairement correct du couloir. Des luminaires de type plafonnier carré non encastré avec quatre tubes fluocompact T8 de 18W sont préconisés en remplacement des luminaires existants. Cela permet de garder une homogénéité dans le type de luminaire rencontré dans le lycée afin de faciliter la maintenance. L’implantation des luminaires et la répartition des éclairements sont représentées Figure 78. 122 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Figure 78 : Répartition de l’éclairement avec l’installation préconisée De cette manière l’éclairement moyen est réglementaire et a pour valeur 243 lux. Le Tableau 24 récapitule les impacts de la préconisation. Solution Changement de l’installation existante Aspect énergétique Légère augmentation locale, insignifiante au niveau global Aspect confort Réduit le contraste existant entre l’éclairement des salles de cours et le couloir Aspect économique Investissement faible (de l’ordre de 1500€) Tableau 24 : Récapitulatif de la préconisation 2 Bien que ces deux préconisations permettent aux installations d’éclairage d’être réglementaires, elles peuvent être optimisées en matière de confort et de consommation suivant le type d’activité. IV.5.b. Préconisations optimales • CDI L’éclairage périphérique au niveau des fenêtres du CDI est anéanti par les rideaux d’intérieur (cf. Figure 83). Une adaptation du système d’éclairage ou des rideaux est alors préconisée. La première piste ne répond pas au problème car la modification de la position du luminaire est limitée par son support. De ce fait, de nouveaux rideaux sont préconisés. Ces derniers devront être fixés au cadre de chaque fenêtre. De cette manière, ils ne se trouveront plus dans le champ des luminaires encastrés. 123 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Figure 79 : Rideau du CDI • Bureaux administratifs Pour les bureaux de l’administration et les bureaux en général, l’aspect confort (essentiellement l’éblouissement) ne doit être négligé. Il peut en plus être couplé avec une économie d’énergie. Pour cela, il est nécessaire de modifier l’installation existante. Les luminaires existant sont remplacés par des luminaires du même type mais avec une optique et des lampes différentes. En effet, les tubes T81 de 18W sont remplacés par des tubes T5 de 14W. L’optique est maintenant diffusante, c'est-à-dire que l’on ne voit plus directement le tube fluorescent, ce qui diminue fortement la sensation d’éblouissement. Le ballast ferromagnétique est en conséquence remplacé par un ballast électronique. Cela permet des économies énergétiques pour une intensité lumineuse supérieure. Ce dernier augmente la durée de vie des lampes et cela diminue la maintenance. L’implantation des luminaires et de la répartition de l’éclairement sont indiqués dans la Figure 80. 1 T5 et T8 représentent les diamètres des lampes, T5 étant inférieur à T8 124 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Figure 80 : Répartition de l’éclairement après la préconisation De cette façon on obtient un éclairement moyen de 525 lux et un éblouissement qui ne dépasse pas un coefficient de 14 ce qui est relativement bas. La préconisation est donc bien aux normes D’une part, cette préconisation apporte une économie au niveau des consommations d’électricité mais elle a surtout pour but d’améliorer le confort visuel de l’occupant (moins d’éblouissements). L’investissement est, en plus, faible et l’installation est facile à mettre en œuvre. On verra par la suite que l’on peut ajouter un système de gradation qui peut améliorer le confort et diminuer les consommations. 125 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Existant Rendement luminaire estimé <70% 73% 288W 224W T8 T5 Ferromagnétique Electronique Puissance installée sans ballast Taille lampe Ballast Préconisation Optique Tableau 25 : Comparatif entre les deux installations Les principales différences sont indiquées dans le Tableau 25. Le Tableau 26 récapitule les impacts de la préconisation. Solution Adaptation de l’installation d’éclairage Aspect énergétique Réduction de la consommation d’électricité autour de 25% pour le changement des ballasts et autour de 25% pour le changement de la puissance installée. La différence de la puissance installée représente une économie entre 15 et 20 kWhep/(m² de bureau) Aspect confort Grâce à la nouvelle optique les éblouissements liés aux luminaires sont annihilés. Aspect économique L’investissement est faible, de l’ordre de 400 € par luminaire avec les lampes et ballasts mais sans la pose, soit environ 15 000 €. En plus, la réduction de la consommation implique directement une réduction des dépenses du poste éclairage des bureaux. Cette économie est de l’ordre de 150 €/an Tableau 26 : Récapitulatif de la préconisation 3 Remarque : Une plainte liée à l’éblouissement a été relevée lors de la journée de mesure. Or, le coefficient de réflexion des murs atteint 0,8. Cette valeur est élevée et les réflexions de l’éclairage naturel, ou de l’éclairage artificiel, sont importantes, ce qui peut induire un éblouissement indirect. Pour pallier à ce problème, une peinture plus sombre est préconisée. 126 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT • Le type de commande Le type de commande majoritaire est l’interrupteur manuel. Dans les salles de cours, un interrupteur commande souvent tout l’éclairage sauf celui du tableau lorsqu’il y en a un. Quand plusieurs interrupteurs commandent des luminaires différents, la répartition n’est pas pensée dans une optique d’économie d’énergie. En effet, la répartition se fait perpendiculairement au vitrage. Or, la lumière du jour éclaire principalement à proximité des surfaces vitrées (vu que l’allège est basse) et diminue fortement avec l’éloignement par rapport à la fenêtre. Pour cette raison, une commande séparant les rangées de luminaires parallèlement au vitrage est préconisée. Ainsi, lors de l’apport de lumière du jour, les rangées proches des fenêtres peuvent être éteintes, diminuant les consommations d’électricité grâce à des apports gratuits. Avec une simple reconfiguration ou création des commandes, des économies peuvent être réalisées grâce à l’éclairage naturel. Cependant cette préconisation dépend fortement du comportement des occupants qui doivent gérer par eux-mêmes l’éclairage. Une pancarte de sensibilisation (descriptions et explications) pourra être placée à côtés des interrupteurs afin d’incité à l’utilisation de la nouvelle commande. Les impacts de cette préconisation sont indiqués dans le Tableau 27. Solution Amélioration du type de commande Aspect énergétique Si l’utilisateur gère bien l’éclairage, une économie sur la consommation peut être réalisée. (Pose d’une affichette ou sensibilisation) Aspect confort Aucun Aspect économique L’investissement en matériel est faible mais celui de l’installation peut s’avérer important au vue du nombre de pièces. Bien entendu, si les consommations diminuent, des économies financières seront faites. Tableau 27 : Récapitulatif de la préconisation 4 127 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT • Le remplacement progressif des luminaires Sur le moyen terme, les luminaires vont peu à peu être fortement usés. A ce moment, il serait envisageable de remplacer les luminaires trop usés par des plus performants, avec des ballasts électroniques (les ballasts ferromagnétiques vont peu à peu être abandonnés et interdits à cause de la surconsommation qu’ils apportent) et des lampes de type T5. Cela permet d’étaler l’investissement et donc d’amortir l’impact financier. Cette préconisation ne s’applique pas aux ateliers pour lesquels des luminaires plus résistants doivent rester. Les T5 impliquent de changer les luminaires de type plafonniers long avec deux lampes en des plafonniers de type carré avec quatre lampes. Ceci permettra une uniformisation de l’éclairage ce qui facilitera la maintenance. Cette préconisation permettra d’obtenir peu à peu des éclairages artificiels performants et moins consommateurs d’électricité. Les bureaux ne sont pas concernés par cette préconisation. Le foyer possède déjà des luminaires performants. Cette préconisation est réalisée pour la salle C24 (cf. Figure 81). L’éclairement moyen obtenu est de 459 lux avec le même maillage que lors de la journée de mesure. Cette préconisation respecte la règlementation avec une puissance installée plus faible que l’existant. Figure 81 : Répartition de l’éclairement de la salle C24 après modification de l’installation Avec des ballasts électroniques, des gradateurs manuels ou automatiques peuvent être intégrés. Ces derniers permettent d’adapter l’éclairement artificiel en fonction de l’éclairage naturel. Dans le cadre du lycée, des gradateurs automatiques permettraient à l’enseignant de ne pas s’occuper de l’éclairage et de ne se concentrer que sur son cours. Le Tableau 28 compare les installations existantes avec celle préconisée. Cette préconisation a des impacts notables sur plusieurs domaines représentés dans le Tableau 29. 128 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Existant Rendement luminaire Préconisation estimé <70% 77% 2x36W Puissance lampe 4x14W 4x18W Taille lampe Ballast Optique Commande T8 T5 Ferromagnétique Electronique Ou Interrupteur manuel sans séparation des rangés Interrupteur manuel avec séparation des rangées et possibilité d’intégrer des gradateurs Tableau 28 : Comparatif des installations Solution Remplacement progressif des luminaires Aspect énergétique L’ensemble luminaire et ballast permet une diminution des consommations électriques. Cette diminution peut être plus importante grâce à des gradateurs d’éclairement automatiques. La différence de la puissance installée représente une économie entre 15 et 20 kWhep/m² Aspect confort Les gradateurs automatiques permettent à l’enseignant de ne pas se préoccuper de l’éclairage. Aspect économique L’étalement de l’investissement permet d’amortir son coût qui sera au total important. L’investissement matériel sans la pose s’élève aux alentours de 50 €/m² pour les salles de cours et de 40 €/m² pour les couloires. Au total, l’investissement s’élève aux alentours de 350 000 €. Des économies importantes sont en parallèle réalisées. Les luminaires permettent d’économiser environ 30% des consommations soit environ 3 500 €/an. Avec des gradateurs cette économie peut atteindre 35% mais l’investissement est plus conséquent, de l’ordre de 400 € par gradateurs automatiques. Tableau 29 : Récapitulatif de la préconisation 5 129 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT IV.6. Accessibilité Handicapé L’établissement n’est pas conforme à la réglementation handicapé sur certains points. Ceux-ci sont répertoriés ici et différentes solutions sont proposées pour le cheminement jusqu’au bâtiment 15. IV.6.a. Préconisations règlementaires Les dispositions concernant le lycée sont regroupées dans le Tableau 30. Conformité Commentaires Circulations horizontales : Cheminement Portes : Commandes de manœuvre de portes Le RDC du bâtiment 15 n’est pas accessible par le cheminement usuel La forme des poignées de la plupart des portes ne permet pas une bonne préhension. Aucun WC n’est aménagé hormis ceux de l’administration Pas de douche aménagée praticable. Équipement : Sanitaires Installations sportives : Douche Tableau 30: Conformité de l'accessibilité handicapée • Cheminement : Le bâtiment 15 est accessible au niveau du rez-de-chaussée par une volée de quatre marches suivie d’une autre volée de trois marches. Par contre pour y accéder, ce bâtiment ne dispose d’aucun ascenseur. Les seules entrées par lesquelles une personne à mobilité réduite peut pénétrer au rez-de-chaussée du bâtiment sont la porte de l’atelier et la porte de la cage d’escalier, de l’autre côté de l’entrée principale du bâtiment. Ceci implique un détour énorme pour ces personnes, comme on peut le voir sur la Figure 82. 130 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Figure 82 : Plan du bâtiment 15, avec accessibilité pour handicapés Plusieurs solutions sont envisageables pour permettre l’accès à cette partie du bâtiment b sans franchir de marche : Solution 1 : Créer une rampe qui longe le bâtiment du du côté nord afin de limiter le chemin extérieur au plus cours, comme indiqué sur la Figure 83. Figure 83 : Bâtiment 15 avec rampe tout le long Cette rampe à cependant l’inconvénient de ne pas être très esthétique et de passer par l’extérieur,, ce qui pourrait être délicat par mauvais temps. temps Solution 2 : Créer réer deux rampes à la place des deux volées de marches. La première volée, visible sur la Figure 85, présente ente une hauteur à franchir de quatre marches soit 64 cm de hauteur. La réglementation réglementation impose qu’une pente de 5% soit ponctuée tous les 10 m et qu’un ’un pallier de repos d’au moins 1,40 m soit disponible. Figure 84 : Vue de la rampe de 10 m de long Figure 85: Marches du bâtiment 15 131 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Ici, la rampe doit être décomposée en deux parties : - une montée sur 10 m qui peut être alignée avec le bâtiment 15, - le pallier peut servir d’angle droit et la deuxième partie monte jusqu’au sommet des marches, comme illustré sur la Figure 84. La deuxième volée est composée de trois marches soit 48 cm, elle est annotée « Escalier 21 » sur la Figure 86 et se situe dans un couloir d’une longueur inférieur à 10 m. La solution qui aurait pu être envisagée est de faire tourner la rampe à angle droit, afin de finir la pente sur les quelques mètres restants comme présenté sur la Figure 87. Mais cette solution présente un décochement dans l’angle du couloir et de plus la réglementation impose que la zone à angle droit soit plane, c’est pourquoi elle est inapplicable. Figure 86: Plan des "Escaliers 21" du bâtiment 15 Figure 87 Schéma de la rampe dans le bâtiment 15 La seule solution pour cette deuxième volée de marche est de recourir à un élévateur de fauteuil, du même type que celui présent dans le couloir de l’étage supérieur. L’avantage de cette solution est que le parcours pour les personnes à mobilité réduite est minimum et n’oblige pas à passer dehors mais elle nécessite l’installation de matériel cher et encombrant dans le couloir. 132 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT IV.7. Systèmes particuliers Un projet de décret publié le 10 décembre 2010 vise à suspendre pour une durée de trois mois, la possibilité de conclure un contrat d'achat de l'électricité, produite à partir des centrales photovoltaïques, dépassant une puissance de 3 kW en crête. Ainsi la pertinence d’installer une centrale photovoltaïque sur la toiture des ateliers du lycée Renée Bonnet n’est pas justifiée, puisque le prix de rachat de cette électricité n’est dès lors, plus fixé. Il est alors difficile d’évaluer le temps de retour sur investissement d’une telle installation. Malgré tout, une étude photovoltaïque est réalisée dans le cadre de cet audit, permettant d’évaluer son impact et son importance, en vue d’une installation ultérieure. IV.7.a. Photovoltaïque Pour la pose de l’installation photovoltaïque, la toiture du bâtiment 13 sera préférée pour plusieurs raisons. D’une part la surface exploitable est intéressante (environ 900m²) et sa hauteur, plus de 9m, lui confère une exposition solaire sans masque solaire gênant. D’autre part son orientation Sud Ouest d’Azimuth 36° est idéale. Les données de base pour le calcul de la production électrique photovoltaïque annuelle sont données sur la Figure 92 . Latitude : Longitude : Altitude : 43°33’20,6’’N 1°28’06,5’’E 158 m Figure 88: Donnée météorologiques sur Toulouse On obtient ainsi un flux solaire global horizontal annuel de 1341,8 kWh/m². 133 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Pour le choix des panneaux photovoltaïques à installer une technologie silicium polycristallin sera préconisée pour son rendement convenable et son coût compétitif. Le choix se portera ainsi sur un panneau de type TE1300 de Tenesol (Figure 90). La production locale sera préférée pour minimiser l’énergie grise et ainsi l’impact écologique des produits. Les caractéristiques techniques principales de ce modèle sont données dans le Tableau 31. Puissance crête STC 135 Wc Cellules 36 cellules (4x9) Tension à vide 22,1 V Courant de court circuit 8,1 A Coefficient de température : Puissance -0,46%/°C Diode 2 by-pass Température de fonctionnement -40/+85°C Poids 13 kg Tableau 31: Caractéristiques générales des panneaux PV Figure 90: Panneaux PV Tenesol TE1300 Une étude numérique ainsi que la méthode Th-CE montrent que l’inclinaison optimale des modules est de 30° pour cette orientation Sud-Ouest. La Figure 93 montre que l’inclinaison optimale sur l’année est de 30° (point violet). Figure 89: Rendement annuel en fonction de l’inclinaison D’autre part, afin de déterminer le nombre de module idéal, il faut faire un compromis entre surface maximale de cellule photovoltaïque et une exposition sans ombre portée pour une production et une rentabilité de l’installation maximale. Pour une orientation Sud-Ouest la hauteur solaire minimale est d’environ 10° ainsi la configuration idéale en toiture sera comme le montre la Figure 95 afin d’éviter les ombres portées et ainsi la dégradation de l’efficacité des modules. 80 cm 10° 1,5 m 2,4 m Figure 91: Ombre portée et espacement des modules PV 134 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT En respectant ces distances d’espacement entre les modules le nombre de panneaux pourra être porté à 245 modules (150x80cm). Ainsi une estimation de la production d’énergie électrique produite par m² de module photovoltaïque donne 120 kWh/m².an pour des panneaux multi-cristallins faiblement ventilés à une inclinaison de 30° orientés au Sud – Ouest. Figure 92: Implantation des panneaux Il faudra aussi faire le choix de l’injection totale de la production photovoltaïque sur le réseau ou seulement l’injection de l’énergie photovoltaïque excédentaire en fonction de la volonté du maitre d’ouvrage. Pour le choix de l’onduleur, l’appareillage d’électronique de puissance qui permet de convertir le courant continu (CC) délivré par les modules photovoltaïques en courant alternatif (CA) à injecter sur le réseau public de distribution d’électricité, il faudra respecter un ratio de 0,8 à 1entre la puissance de l’onduleur et la puissance crête du réseau. Il sera préféré une configuration décentralisée avec plusieurs onduleurs de faibles puissances qui assureront la conversion DC/AC et le découplage réseaux pour une efficacité maximale annuelle de la conversion. Ainsi pour le choix de la configuration électrique de l’installation, il sera préconisé l’installation de 8 onduleurs de puissance 3,4kW. Figure 93: Caractéristiques de l'onduleur 135 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT La Figure 97 montre que le ratio de conversion est intéressant (1,16) dans les conditions nominales, qu’il n’y a pas de limitation de puissance et que les pertes par surcharge sont faibles. On peut ainsi dire que le choix de ces 8 onduleurs est justifié. Pour finir, il faudra aussi veiller à positionner les onduleurs proches des modules dans un local ventilé pour limiter le circuit DC où les pertes en ligne sont importantes. De plus pour le support il sera conseillé de faire appel à un serrurier pour la création d’un cadre en aluminium sur mesure. IV.7.b. Brise-soleil Lorsqu’un bâtiment bénéficie d’une rénovation dont l’objet est de renforcer sa résistance thermique, le problème couramment rencontré est le risque de surchauffe l’été. En effet lorsque l’enveloppe limite le flux de chaleur sortant en hiver, elle limite aussi les flux de chaleur entrant et sortant en été. Lorsque le bâtiment a une forte inertie, il peut préserver la fraîcheur dans sa structure durant la nuit et ainsi compenser avec le flux de chaleur entrant. Aussi, il est intéressant de renforcer l’isolation extérieure afin de limiter ce flux de chaleur. Cependant, lorsqu’il a une faible inertie et qu’en plus il présente une grande perméabilité à l’air, dès qu’il commence à faire chaud la température intérieure atteint rapidement celle de l’air extérieur et continue de monter à cause de l’ensoleillement sur l’enveloppe. Il y a alors un effet de concentration de la chaleur dans le bâtiment qui est décuplé si l’isolation est augmentée sur des parois qui servent à refroidir le bâtiment, comme le plancher bas ou les surfaces à l’abri du soleil. Le CDI fait l’objet de nombreuses plaintes en ce qui concerne la température en été. Afin d’éviter la solution d’augmentation de l’isolation, il serait envisageable d’installer des brise-soleils au-dessus des fenêtres. En effet la forme en demi-cercle de la façade Sud-Est expose pleinement les fenêtres de bâtiment au soleil de 9h à 19h. Un brise-soleil situé juste au-dessus des fenêtres le long du demi-cercle permettrait de limiter l’apport solaire par les fenêtres au moment où il est le plus fort tout en maintenant un éclairement suffisant et sans dégrader l’ensoleillement d’hiver. La méthode de dimensionnement classique d’un brise-soleil permet de choisir la proportion de rayonnement rentrant en fonction de la date, de l’heure et des dimensions de la fenêtre. Mais la géométrie complexe du bandeau de vitrage et du brise-soleil circulaire rendent difficile le calcul classique. Grâce aux simulations thermiques dynamiques, il est possible de comparer l’impact de différentes longueurs de brise-soleil sur la température intérieure du CDI. Entre juin et mi-juillet, période scolaire durant laquelle il y a le plus de surchauffe dans le CDI, la simulation indique qu’il y a 97 heures durant lesquelles la température dépasse 28°C. Cette simulation est faite grâce au logiciel Comfie+Pléiades, celui-ci fournit des températures opératives, c'est-à-dire qui prennent en compte la température de l’air et la température de surface des parois, ce qui permet de prendre en compte le fait qu’un mur chaud va directement contribuer à une sensation de chaleur par rayonnement. 136 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT En considérant un brise-soleil continu de 0,5m de long sur toute la périphérie du demicercle, le nombre d’heure de surchauffe tombe à 72, soit une réduction du quart du temps. En poussant la longueur de la casquette à 1 m, ce nombre d’heure tombe à 62, soit une réduction du tiers. L’analyse d’une journée type présentant une surchauffe permet de quantifier le gain de confort au quotidien. Figure 94: Surchauffes lors d'une journée type Sur la Figure 94, la courbe bleue représente la température extérieure, les courbes verte et rouge présentent respectivement la température actuelle et celle avec le brise-soleil de 1 m dans le CDI. La différence de température croit avec le temps et elle est maximum à 1°C lorsqu’il est 17h. A cette heure, l’air extérieur est 4,5°C inférieur à la température du CDI, ce qui confirme que l’isolation ne ferait que ralentir le refroidissement du bâtiment. La Figure 95 donne une représentation du brise-soleil de 1 m positionné sur le CDI. 137 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Figure 95: Brise soleil Le coût estimé pour l’achat et la pose du brise-soleil est compris entre 6 000 et 12 000 €. 138 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT IV.8. Panel Le présent paragraphe expose toutes les préconisations règlementaires et performantes choisies précédemment pour améliorer les performances énergétiques des bâtiments ou le confort des usagers et utilisateurs. Les tableaux suivants (Tableau 32 et Tableau 33) concernent les préconisations faites sur les postes suivants : - Thermique - Ventilation - Acoustique - Eclairage Toutes les informations dans les tableaux sont expliquées dans la partie préconisation précédente. Ces tableaux permettent d’apporter de la lisibilité sur la globalité des propositions de travaux. Le panel des préconisations permet au maitre d’ouvrage de composer lui-même sa composition de travaux à effectuer en fonction des postes qu’il préfère traiter et de son budget. Dans la suite du rapport trois bouquets sont proposés, réfléchis en fonction des interactions entre les divers postes. En effet par exemple le choix d’une amélioration sur le poste thermique peut avoir des conséquences sur l’ambiance acoustique du bâtiment. Ces trois propositions sont bien entendu malléables au grès du maître d’ouvrage. 139 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Panel des préconisations Poste Isolation façade Isolation plancher Bâtiment ou salle Préconisations Réglementaires Préconisations Performantes Bâtiment 13 ITI Laine de verre ITE Laine de verre Bâtiment 15 ITI Laine de verre ITE Laine de verre Bâtiment 13 Isolation sous dalle Polystyrène expansé Isolation sous dalle Polystyrène expansé Préconisations Performantes + Double flux Bâtiment 14 Bâtiment 14 Isolation sous dalle Polystyrène expansé Thermique Bâtiment 15 Bâtiment 13 ITE Laine de roche ITE Laine de roche Bâtiment 15 (hors atelier) ITE Laine de roche ITE Laine de roche Atelier ITI Laine de verre 10cm ITI Laine de verre 20cm Bâtiment 14 Isolation toiture Bâtiment 13 Points particuliers Ventilation Vitrages ventilation Bâtiment 14 Bâtiment 15 Remplacement du portail Bâtiment 13 Double vitrage 4-12-4 Double vitrage 4-16-4 Bâtiment 15 Double vitrage 4-12-4 Double vitrage 4-16-4 Bâtiment 13 Extraction dans les locaux à air vicié au débit réglementaire Bâtiment 14 Extraction dans les locaux à air vicié au débit réglementaire Bâtiment 15 Extraction dans les locaux à air vicié au débit réglementaire Bâtiment 14 Extraction dans les locaux à air vicié au débit réglementaire + Ventilation double flux Extraction dans les locaux à air vicié au débit réglementaire + Ventilation double flux Extraction dans les locaux à air vicié au débit réglementaire + Ventilation double flux Tableau 32 : Panel des préconisations en thermique et en ventilation 140 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Panel des préconisations Poste Acoustique Isolement aux bruits aériens extérieurs Isolement aux bruits aériens intérieurs Bâtiment ou salle Préconisations Réglementaires Préconisations Performantes Bâtiment 13 Double vitrage 4-12-4 Double vitrage 4-16-4 + entrée d'air acoustique ou ventilation double flux+ isolation des coffres de volets roulant Bâtiment 15 Double vitrage 4-12-4 Double vitrage 4-16-4 + entrée d'air acoustique ou ventilation double flux+ isolation des coffres de volets roulant Bâtiment 13 Doublage acoustique des murs + chape flottante+ joints de bas de porte et joints comprimables Préconisations réglementaires + isolant mince pour paroi ou création d'une nouvelle paroi Bâtiment 14 Doublage acoustique de plafond+ joints de bas de porte et joints comprimables Préconisations réglementaires + isolant mince pour paroi ou création d'une nouvelle paroi Bâtiment 15 Doublage acoustique des murs + chape flottante+ portes acoustiques+double vitrages des vitres intérieurs+ paroi séparatrice des deux ateliers Préconisations réglementaires + isolant mince pour paroi ou création d'une nouvelle paroi Bâtiment 14 Bâtiment 13 Isolement aux bruits de chocs Bâtiment 14 Bâtiment 15 Bruit d'équipement Eclairage Réverbération Eclairement Revêtement de sol souple acoustique Bâtiment 13 Bâtiment 14 Bâtiment 15 Pièges à son sur les aérothermes Bâtiment 13 Plafond suspendu dans les salles de cours Isolation acoustique des CTA si elles sont installées pour la ventilation double flux Bâtiment 14 Bâtiment 15 Plafond suspendu dans les salles de cours et le couloir Bâtiment 13 Maintenance des lampes et luminaires Préconisations réglementaires + remplacement des luminaires dans les bureaux + amélioration du type de commande Bâtiment 14 Maintenance des lampes et luminaires Préconisations réglementaires + changement rideau CDI + remplacement des luminaires Bâtiment 15 Maintenance des lampes et luminaires + changement des luminaires du couloir Préconisation réglementaires + amélioration du type de commande + remplacement des luminaires Tableau 33 : Panel des préconisations en acoustique et en éclairage 141 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT IV.9. Combinaisons de préconisation Les préconisations successives ont permis de réduire les consommations énergétiques tout en améliorant le confort. Ce chapitre présente l’impact énergétique des différentes préconisations, éléments par éléments tout d’abord, puis par combinaison de préconisation ensuite. Ceci permet de dresser un bilan énergétique et économique des combinaisons réglementaires et améliorées, en fonction du bâtiment existant. • Impact énergétique La Figure 96 présente l’impact énergétique des préconisations réglementaire élément par élément (changement des vitrages, isolation etc…), pour chaque bâtiment. 400 300 250 200 150 100 50 Non retenue Non retenue Consommation kWh.ep/m².an 350 0 EXISTANT Vitrage Mur Isol. Int Toiture B13, B15 (hors atelier) Plancher Combinaison REGLEMENTAIRE Atelier Figure 96 : Comparaison des consommations pour le bâtiment règlementaire L’isolation intérieure des murs du bâtiment 13 et 15 (hors atelier) est prépondérante devant celle de la toiture et du plancher. Le remplacement des vitrages uniquement n’est pas significatif d’un point de vue thermique du fait de leur surface réduit par rapport à la surface globale de la paroi. Le bâtiment 14 ne présente aucune préconisation réglementaire étant donné sa réhabilitation récente. Ainsi le niveau de performance règlementaire est le même que celui existant. L’atelier est la zone la plus énergivore du lycée Renée Bonnet de part son grand volume et son enveloppe légère. Ainsi, l’isolation de la toiture permet de diminuer environ de moitié sa consommation. La surface des murs verticaux en contact avec l’extérieur est très faible, c’est pourquoi son isolation n’est pas prépondérante devant celle de la toiture. 142 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT La combinaison de ces différentes préconisations, bâtiment par bâtiment, permet de réduire la consommation en énergie primaire, de 52% pour le bâtiment 13 et 15 (hors atelier) et de 45% pour l’atelier. La Figure 97 qui suit, présente également un comparatif de la consommation en énergie primaire de chaque bâtiment, dans le cadre d’une performance améliorée cette fois-ci, par rapport au bâtiment existant. 400 300 250 200 Non retenue 50 Non retenue Non retenue 100 Non retenue 150 Non retenue Consommation kWh.ep/m².an 350 0 EXISTANT Vitrage Mur Isol. Ext Toiture B13, B15 hors atelier Plancher B14 Combinaison AMELIOREE Combinaison REGLEMENTAIRE Atelier Figure 97 : Comparaison des consommations pour le bâtiment amélioré L’amélioration des performances du double vitrage (cf panel des préconisations, chapitre précédent), permet de réduire nettement les déperditions par rapport à la combinaison règlementaire pour le bâtiment 13 et 15 (hors atelier). En association avec l’isolation extérieure des murs verticaux et l’isolation de la toiture, cette préconisation permet d’obtenir une consommation en énergie primaire, pour le chauffage, de moins de 50 kWh/m².an, soit 54% de gains par rapport à l’existant. Le bâtiment 14 présente cette fois-ci des préconisations visant un niveau de performance améliorée. Etant donné la structure légère de cette zone, une isolation des murs est difficilement réalisable. Il a donc été préconisé, une isolation du plancher en vide sanitaire, permettant d’obtenir une consommation (chauffage et rafraîchissement) inférieure à 100 kWh.ep/m².an. Pour l’atelier, l’isolation extérieure des murs verticaux mais surtout celle de la toiture par une épaisseur doublée (par rapport à la préconisation règlementaire) permet de réduire considérablement les consommations. La combinaison améliorée des diverses préconisations citées dans le panel de préconisation (chapitre précédent), permet de réduire nettement les consommations par rapport à la combinaison réglementaire. Par rapport au bâtiment existant, la combinaison améliorée admet une réduction importante de 70% pour le bâtiment 13 et 15 et de 30% pour le bâtiment 14. 143 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Le Figure 98 regroupe les consommations d’énergie primaire en fonction des différentes combinaisons, tous bâtiments compris. Consommation kWhEP/m².an 250 204 200 150 115 100 54 50 0 Existant Réglementaire Améliorée (DF) Figure 98 : Comparaison des différentes combinaisons de préconisation Les améliorations (Figure 98) sur l’isolation ou la ventilation (double flux) permettent de limiter les besoins, de fait, la puissance à fournir par les chaudières sera réduite d’autant. Sur le site du lycée Renée Bonnet, trois chaudières fonctionnent en cascade avec une puissance nominale de 750 kW. La réduction de la puissance suite aux améliorations dans tous les bâtiments, n’empêche pas la réutilisation des chaudières existantes, avec l’avantage de ne pouvoir en utiliser que deux pour conserver de bons rendements. Pour tous les bâtiments, la combinaison règlementaire permet une réduction de consommation de 43% par rapport à l’existant. Cette réduction peut atteindre 65% en combinaison améliorée et jusqu’à 73%, pour la combinaison améliorée avec ventilation double flux (bâtiment 13 et 15, hors atelier). • Impact économique Les améliorations successives pour rendre le bâtiment performant permettent de faire des économies énergétiques et financières. Les recommandations de cet audit étant nombreuses, il existe un large panel de solutions qui dépendront de la volonté du maître d’ouvrage et du budget dont il dispose. 144 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Existant Réglementaire Améliorée avec double flux 204 115 56 44 72 Investissement estimé (k€) 518 1290 Temps de retour sur investissement 12 ans 16 ans Consommation (kWhEP/m².an) Gain (%) Tableau 34 : Retour sur investissement en fonction des recommandations Les recommandations sont faites de manière à corréler les différents postes (thermique, acoustique, éclairage, etc.), cependant avec les préconisations individuelles, le maitre d’ouvrage est libre de choisir ses propres combinaisons de solution. Le Tableau 34 présente les résultats pour le chauffage, le refroidissement et l’éclairage car seuls ces lots permettent un retour sur investissement, le budget annoncé ne prend donc pas en compte les travaux concernant l’acoustique et la qualité de l’air. D’un point de vue purement financier, la solution performante présente un investissement important. En revanche, comparé à la solution règlementaire, le temps de retour n’est supérieur que de trois années. Bien que coûteuse, la solution performante est donc avantageuse à long terme comme à moyen terme. La durée de vie des améliorations étant nettement supérieure au temps de retour sur investissement, les économies réalisées sur la facture énergétique seront bénéfiques. Au delà de 15 ans, une économie de 7500 euros annuels serait réalisée. L’utilisation supplémentaire d’une ventilation double flux représente 7% du prix d’investissement global par rapport à la combinaison de préconisation améliorée. Le temps de retour sur investissement est donc le même, puisque les gains sur les consommations sont quand à eux, estimés à 7%. 145 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT V. Conclusion Le conseil régional de Midi-Pyrénées a missionné la promotion 2010-2011 du Master Génie de l’Habitat pour réaliser l’audit énergétique et confort du lycée professionnel Renée Bonnet. Cet audit nous a permis de mettre notre expérience et nos connaissances au profit d’une étude portant sur l’aspect énergétique et le confort des occupants de l’établissement. Ce lycée date d’avant l’application des premières réglementations thermiques, il est ainsi représentatif de la majeure partie du parc immobilier vieillissant de l’éducation nationale. Bien que sa structure ait fait l’objet de nombreuses réhabilitations durant ces dix dernières années, ce bâtiment ne répond pas aux attentes actuelles en terme de réduction de la demande énergétique. La réhabilitation d’un point de vue global est donc devenue une nécessité. Le lycée est doté d’un système de production de chaleur et de régulation de qualité satisfaisante mais l’inconfort thermique est principalement lié aux nombreuses déperditions. Afin d’élargir notre approche, nous avons utilisé deux logiciels de simulations thermiques dynamiques : TRNsys et Pléiades Comfie. Ces logiciels ont aidé à préconiser des solutions règlementaires dans un premier temps, puis performantes, élément par élément, et de voir leurs impacts sur les besoins. La réalisation de cet audit a permis de faire des recommandations adaptées aux problèmes rencontrés en termes de qualité d’air intérieur, de thermique, d’acoustique et d’éclairage. En plus de l’aspect énergétique, l’étude portait aussi sur le confort. Lors de la campagne de mesure, des questionnaires ont été distribués à l’ensemble des utilisateurs et usagers du lycée. L’analyse de ces derniers a aidé à l’identification et au traitement des sources d’inconfort thermique, acoustique, olfactif et visuel. Un retour aux élèves et aux enseignants sera effectué à l’aide de posters exposant les résultats (questionnaire et analyse) et expliquant les solutions. Ces derniers seront placés en salle des professeurs et au foyer. De plus, afin d’obtenir un retour critique sur le travail effectué, une enquête de satisfaction sera réalisée à l’aide d’un questionnaire (Annexe 8) distribué au proviseur. Cet audit a été très enrichissant d’un point de vue technique, pédagogique et humain. Nous espérons qu’il aboutira à des travaux de rénovation utilisant les solutions développées dans ce rapport et répondant aux attentes de confort des occupants. 146 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT ANNEXES 147 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Annexe 1: Normes 148 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Règlementation thermique • Enveloppe du bâtiment Une réhabilitation a été faite sur les menuiseries du bâtiment C, les ouvrants ont été remplacés par du double vitrage. Les fenêtres des salles de cours du lycée sont toutes coulissantes et en aluminium comme nous pouvons le voir sur la Figure 101. La partie coulissante est donc en double vitrage et la partie inférieure en simple vitrage. D’autre menuiseries sont présentées sur les Figure 102, Figure 103, Figure 105 et Figure 104. D’après la réglementation, le coefficient de transmission surfacique devra être inférieur à 2,4 W.m-2.K-1. Dans tous les cas, le coefficient Ug du vitrage de la fenêtre doit être inférieur ou égal à 2 W.m-2.K-1. Les coefficients (Uw et Ug) des vitrages du lycée sont systématiquement supérieurs à 3 W.m-2.K-1. Les coffres sur les façades isolées d'un centimètre peuvent satisfaire à cette exigence mais les façades ne sont pas isolées. Le Tableau 35 reprend les points concernant la conformité de l’enveloppe. Conformité Enveloppe du bâtiment Vitrages Protections solaires Coffres de volets roulants Tableau 35: Conformité pour l’enveloppe du bâtiment Figure 99: Fenêtre type du lycée Figure 100: Fenêtre du toit de l'atelier Figure 102: fenêtre des salles de cours avec coffre de volets roulants 21/01/2011 Figure 101: Fenêtre de toit du couloir de l'administration Figure 103: façade du lycée avec les volets roulants 149 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT • Chauffage Les chaudières étanches à combustible liquide ou gazeux, de puissance supérieure ou égale à 20 kW doivent satisfaire simultanément aux prescriptions du Tableau 36. (Article 17) [4]. Les chaudières ont des puissances de 732 et 232 kW, ces dernières sont donc concernées, par contre nous n’avons pas pu obtenir les différents rendements des chaudières lors de notre visite. 20 < Puissance nominale P Puissance nominale P < 400 kW > 400 kW Rendement minimal PCI à pleine charge, en pourcentage, pour une température moyenne de l'eau dans la chaudière de 70°C 87+ 1,5 log P 90,9 Rendement minimal PCI à 30%, en pourcentage, pour une température moyenne de l'eau dans la chaudière de 40°C 87+ 1,5 log P 90,9 Tableau 36: Rendement minimal sur PCI L’installation ou le remplacement d’une chaudière à combustible liquide ou gazeux doit être accompagné de la mise en place d’un appareil de régulation programmable du chauffage, sauf dans les cas où l’installation existante en est déjà munie (article 21). L’ensemble de l’établissement est alimenté par la chaufferie centrale située à gauche de l’entrée principale (Tableau 36). Cette chaufferie desserre aussi le bâtiment de l’IUFM et elle est composée de 3 chaudières au gaz naturel de 630 000 kcal/h (732 kW) et d’une chaudière de 200 000 kcal/h (232 kW) utilisée pour l’ECS en été. Les 3 chaudières sont en cascade et sont simplement commandées en fonction des besoins ; le lycée dispose ensuite de 5 sous-stations. Pour le fonctionnement de la régulation du chauffage dans le lycée il existe 3 modes : hors gel, ralenti et normal : nous sommes donc conformes à l’article 21. Chaque bâtiment est composé de 2 circuits de chauffage (un par façade) avec des lois de commande différentes. Les aérothermes des ateliers sont commandés par thermostats. Figure 104 Chaufferie du lycée Les pompes de circulation des installations de chauffage situées dans le local de la chaufferie, installées ou remplacées, doivent être munies de dispositif permettant leur arrêt (article 24). Lors de la visite, nous avons vu que les pompes de circulations des installations de chauffage étaient munies d’un tel dispositif. Nous sommes donc conformes à l’article 24. Les Figure 109 et Figure 109 montrent différents types d’émetteurs dans le bâtiment. 150 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Figure 106: Exemple d'un émetteur dans une salle • Figure 106: Exemple d'un émetteur dans les vestiaires Refroidissement Le lycée ne comporte pas de système de refroidissement, un split a même été rajouté dans le bureau du proviseur. Grâce aux simulations thermiques dynamiques, nous allons pouvoir avoir une idée s’il y a lieu de climatiser ou pas. C’est à ce moment-là que nous saurons si le lycée respecte les articles du chapitre 5 du présent arrêté. • Ventilation Le système de ventilation de référence est tel que le même air extérieur sert à ventiler successivement les locaux contigus ou séparés uniquement par des circulations, dans la limite des réglementations en vigueur. Les auxiliaires de ventilation installés ou remplacés doivent présenter une consommation horaire maximale par ventilateur de 0,3 Wh.m-3, qui peut être portée à 0,45 Wh.m-3 en présence de filtres F5 à F9 (article 37). Un dispositif doit gérer automatiquement les débits en occupation/inoccupation (article 38). Le lycée est dépourvu de système de ventilation, ce dernier n’est donc pas conforme du point de vue de la ventilation (Tableau 37: ). Conformité Ventilation Consommation des auxiliaires Régulation Tableau 37: Conformité pour la ventilation 151 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Règlementation acoustique Arrêté du 30 mai 1996 [5] : Le bâtiment étant situé à proximité de la route de Narbonne, il doit respecter les prescriptions de cet arrêté. Dans le cas présent, la route de Narbonne est de catégorie 3 en tissu ouvert, l’isolement de façade DnA,T doit donc respecter les différentes valeurs limites énoncées dans le présent arrêté et présentées Figure 109. DnA,T > 33 dBA DnA,T > 32 dBA DnA,T > 30 dBA Figure 107: Plan de masse du bâtiment avec les valeurs limites d'isolement de façade DnAT • Protection des travailleurs Le lycée Renée Bonnet possédant un atelier, les dispositions du Décret du 19 juillet 2006 relatif aux prescriptions de sécurité et de santé en cas d’exposition des travailleurs aux risques dus aux bruits, sont applicables à cet établissement. Des valeurs limites d’exposition aux bruits aériens intérieurs doivent être respectées, à savoir, un niveau d’exposition quotidienne (sur une période de 8 heures) au bruit de 85 dB(A) ou un niveau de pression acoustique de crête de 137dB(C). • Protection du voisinage Décret n°2006-1099 du 31 août 2006 relatif à la lutte contre les bruits de voisinage : Aucun bruit particulier ne doit, par sa durée, sa réputation ou son intensité, porter atteinte à la tranquillité du voisinage ou à la santé de l’homme, dans un lieu public ou privé. 152 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Les valeurs limites de l’émergence sont de 5 dB(A) en période diurne (de 7 heures à 22 heures) et de 3 dB(A) en période nocturne (de 22 heures à 7 heures). Ces valeurs doivent être respectées aux limites de la propriété. Des termes correctifs peuvent être appliqués en fonction de la durée d’exposition. L’émergence est la différence entre le niveau de bruit ambiant comportant le bruit particulier en cause, et le niveau du bruit résiduel constitué par l’ensemble des bruits habituels, extérieurs et intérieurs. Dans le présent projet, il n’y a pas réellement de source de bruit extérieure type CTA pouvant porter atteinte au voisinage. • Acoustique interne L’arrêté du 25 avril 2003 fixe les seuils de bruit et les exigences techniques applicables aux établissements d’enseignement. Des valeurs d’isolement acoustique standardisé pondéré DnT,A entre locaux doivent être égal ou supérieur aux valeurs décrites dans le Tableau 38. Local d'émission Local de réception Locaux d'enseignement Activités pratiques Bibliothèque, CDI Atelier calme Administration Salle des professeurs Locaux médicaux Salle polyvalente Locaux d'enseignement Atelier calme Administration Locaux médicaux Locaux de rassemblement Salle de réunion Sanitaires Atelier peu bruyant Salle polyvalente Cages d'escaliers Circulations horizontale Ateliers bruyants Salle de sport 43 (1) 50 53 43 30 55 43 (1) 50 53 43 40 55 40 50 50 43 30 50 (1)-Un isolement de 40 dB est admis en cas de porte de communication Tableau 38: Isolement acoustique standardisé pondéré DnT,A Le niveau du bruit de chocs standardisé L’n,Tw ne doit pas dépasser la valeur limite de 60dB dans les locaux énoncés dans le Tableau 38. La valeur du niveau de pression acoustique normalisé LnAT du bruit engendré dans les bibliothèques, centres de documentation et d'information, locaux médicaux, infirmeries et salles de repos, les salles de musique, par un équipement du bâtiment ne doit pas dépasser 33 dB(A) si l'équipement fonctionne de manière continue et 38 dB(A) s'il fonctionne de manière intermittente. Ces niveaux sont portés à 38 et 43 dB(A) respectivement pour tous les autres locaux de réception cités dans le Tableau 38. 153 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Durée de réverbération : Les valeurs des durées de réverbération, exprimées en secondes, à respecter dans les locaux sont données dans le Tableau 39. Ces valeurs s'entendent pour des locaux normalement meublés et non occupés. Durée de réverbération moyenne en secondes dans les intervalles d'octave centrés sur 500, 1000 et 2000 Hz Locaux meublés non occupés Local d'enseignements, d'études d'activités pratiques, salle à manger 3 et salle polyvalente de V ≤ 250m Local médical ou social, infirmerie, sanitaires Administration foyer, salle de réunion Bibliothèque, CDI Local d'enseignement, d'études ou d'activités pratiques d'un V > 250m Autres locaux 3 et circulations accessibles aux éleves 0,4 < Tr ≤ 0,8s 0,6 < Tr ≤ 1,2s 3 Tr≤ 1,2s si 250m <V≤ 512m 3 1/3 Tr≤ 0,15V s si V> 512m3 0,6 < Tr ≤ 1,2s Salle polyvalente > 250m3 et étude particulière obligatoire (1) Durée de réverbération moyenne en limitation du bruit dans les établissements Salle de sports de loisirs et de sports pris en application de l'article L 111.11.1 du code de la constructionet de l'habitation (1)- L'étude particulière est destinée à définir le traitement acoustique de la salle permettant d'avoir une bonne intelligibilité en tout point de la salle Tableau 39: Durée de réverbération règlementaire L'aire d'absorption équivalente des revêtements absorbants disposés dans les circulations horizontales et halls dont le volume est inférieur à 250 m³ et dans les préaux doit représenter au moins 2/3 de la surface au sol des locaux considérés. Les ateliers bruyants sont caractérisés par un niveau de pression acoustique continu équivalent pondéré A supérieur à 85 dB(A). Ces locaux doivent être conformes aux prescriptions de la réglementation relative à la correction acoustique des locaux de travail. Arrêté du 30 août 1990 : Le présent arrêté est applicable à la construction ou à l'aménagement des locaux de travail où doivent être installés des machines et appareils susceptibles d'exposer les travailleurs à un niveau d'exposition sonore quotidienne supérieur à 85 dB (A). Il fixe les caractéristiques minimales que doivent présenter ces locaux de façon à réduire la réverbération du bruit sur les parois lorsque celle-ci doit augmenter le niveau d'exposition sonore des travailleurs. Les prescriptions techniques du présent arrêté sont applicables dès lors qu'il est établi que la réverbération provoquerait une augmentation du niveau d'exposition sonore quotidienne d'un travailleur égale ou supérieure à 3 dB (A). Les parois de l’atelier doivent alors recevoir une correction acoustique. 154 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Règlementation éclairage Le Tableau 40 donne l’éclairement à respecter dans les différentes pièces et pours les différentes activités du lycée Renée Bonnet. Type d'activité Désignation Valeur réglementaire ou normative Uniformité 0,7 Indice rendu de couleur minimal 80 Salle de classe Eclairement moyen minimal (lux) courante et salle informatique Indice d'éblouissement maximal 300 Eclairement moyen minimal (lux) 500 Indice d'éblouissement maximal 19 Eclairement moyen minimal (lux) 500 Indice d'éblouissement maximal 19 Eclairement moyen minimal (lux) 500 Indice d'éblouissement maximal 19 Eclairement moyen minimal (lux) 300 Indice d'éblouissement maximal 19 Commun à tous les locaux Salle de travaux pratiques Bureaux Salle de réunion Salle des professeurs 19 Salle commune des Eclairement moyen minimal (lux) étudiants Indice d'éblouissement maximal 200 Eclairement moyen minimal (lux) 500 Indice d'éblouissement maximal 19 Eclairement moyen minimal (lux) 100 Indice d'éblouissement maximal 25 Eclairement moyen minimal (lux) 200 Indice d'éblouissement maximal 19 Eclairement moyen minimal (lux) 500 Indice d'éblouissement maximal 19 Ateliers Circulations Bibliothèque rayonnage Bibliothèque lecture 22 Tableau 40 : Eclairement à respecter 155 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Le Tableau 41 regroupe les points traités dans les normes et décrets cités ci-dessus appliqués pour le lycée Renée Bonnet. Tableau récapitulatif sur la réglementation de l’éclairage Conformité Textes réglementaires relatif au bâtiment (décret n°88-1056 du 14/11/1988): Pas de contact avec une partie active d’une douille ou d’un culot en changeant une ampoule Commentaires Puissance des lampes et types de luminaires Normes relatives à l’éclairagisme (NF EN 12464-1) Eclairement des plans de travails Limitation de l’éblouissement Éclairage de sécurité (article R 128 du code de la construction et de l'habitation) Eclairage de sécurité à l’état de veille pendant l’exploitation du bâtiment L'éclairage d'évacuation doit permettre à toute personne d'accéder à l'extérieur, en assurant l'éclairage des cheminements, des sorties, des obstacles et des indications de changement de direction. L'éclairage d'ambiance ou d'anti-panique doit être installé dans tout local ou hall dans lequel l'effectif du public peut atteindre cent personnes en étage ou au rez-de-chaussée. Dans les couloirs ou dégagements, les foyers lumineux ne doivent pas être espacés de plus de 15 mètres. Problème d’indications au niveau du couloir entre le CDI et l’administration et au bout du couloir du bâtiment 15 au R+1. L'éclairage d'évacuation de chaque dégagement, d'une longueur supérieure à 15 mètres, conduisant le public vers l'extérieur, est assuré par au moins deux blocs autonomes. L'éclairage d'ambiance ou d'anti-panique est réalisé de façon que chaque local ou hall soit éclairé par au moins deux blocs autonomes. Tableau 41 : Normes éclairage 156 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Règlementation électricité Voici quelques points de la réglementation qui concernent directement l’établissement audité (Tableau 42) Conformité Locaux de services électriques Identifiés clairement Isolés avec parois coupe-feu. Locaux de services électriques Non accessible au public. Appareillage Emploi de fiches multiples interdit Alimentation électrique de sécurité Autonomie des sources de sécurité d’au moins 1h. Tableau 42: Conformité du bâtiment pour la sécurité électrique Sécurité incendie Les dispositions suivantes concernant le lycée sont résumées dans le Tableau 43 Conformité Contrôle de l’établissement Vérifications techniques Affiche relative au contrôle de la sécurité de type Résistance au feu Par les façades ne comportant pas de baie Stabilité au feu des éléments principaux de la structure : SF 1/2 heure Degré coupe feu des plancher : CF 1/2 heure Les parois entre locaux et dégagements accessibles au public : CF 1/2 heure Les planchers sur vide sanitaire : CF 1/2 heure Les circulations horizontales recoupées tous les 25 à 30 m par des parois et blocs-portes PF de Conduits et gaines Equipés de clapets coupe-feu. Matériaux classés (M4) 157 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Dessertes Voie utilisable par les engins de secours Evacuation du public Limitation de la propagation de l'incendie Façade permettant aux services de secours d'intervenir à tous les niveaux recevant du public Moyens de secours contre l’incendie Système d’alarme Appareils mobile d’extinction Les dégagements (évacuation rapide et sûre de l'établissement) Balisages bien lisibles de jour et de nuit Les portes de recoupement des circulations Désenfumage Des locaux < 300m² (via les fenêtres) Des circulations Des escaliers Atelier Tableau 43: Conformité de la sécurité incendie En aucun cas les évacuations ou amenées d’air ne doivent avoir des dimensions inférieures à 0,2 m. 158 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Accessibilité handicapée Les dispositions concernant le lycée sont regroupées Tableau 44 : Conformité Commentaires Circulations horizontales: Cheminement Sol Paliers de repos Le RDC du bâtiment 15 n’est pas accessible par le cheminement usuel Portes: Portes Commandes de manœuvre de portes La forme des poignées de la plus part des portes ne permet pas une bonne préhension. Circulations verticales: Ascenseurs Escalier Place de stationnement: Place de stationnement Équipement: Sanitaires Aucun WC n’est aménagé hormis ceux de l’administration Pas de douche aménagée praticable. Installations sportives: Douche Tableau 44: Accessibilité 159 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Extrait du règlement sanitaire départemental (RSD) de Haute-Garonne de 2006 Article 63 – Généralités (Complété par arrêté du 30 mai 1989, publié au J.O du 9 juin, modifiant l’arrêté du 25 avril 1985 relatif à la vérification et à l’entretien des installations collectives de ventilation mécanique contrôlée- gaz) 63-1 - Dispositions de caractère général La ventilation des locaux peut être soit mécanique ou naturelle par conduits, soit naturelle pour les locaux donnant sur l'extérieur, par ouverture de portes, fenêtres ou autres ouvrants. Dans tous les cas, la ventilation doit être assurée avec de l'air pris à l'extérieur hors des sources de pollution ; cet air est désigné sous le terme "d'air neuf". Article 64 - Ventilation mécanique ou naturelle des conduits 64-1 - Locaux à pollution non spécifique 160 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT 64-2 - Locaux à pollution spécifique Dans les locaux à pollution spécifique, le débit de la ventilation est déterminé en fonction de la nature et de la quantité de polluants émis. Pour les toilettes, les cuisines collectives et leurs dégagements, le débit minimal d'air neuf à introduire figure dans le tableau ci-après : 161 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Annexe 2: Cartographie des mesures 162 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT 163 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT 164 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT 165 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Annexe 3: Protocole des mesures 166 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Protocole pour les Mesures Thermiques Les mesures sont basées sur des méthodes normées issues de la norme NF EN ISO 7726 de janvier 2002 sur l’ergonomie des ambiances thermiques relative aux appareils de mesure des grandeurs physiques. On s’appui sur cette norme non pas pour définir un indice global de confort thermique mais pour normaliser nos prises d’information qui conduisent à cet indice. L’audit porte sur le lycée, les mesures sont réalisées dans des ambiances modérées proches du confort. Pour toute prise de mesure, on veille à respecter les points suivants : les capteurs n’ont pas tous la même inertie, ni la même surface, ils peuvent être raccordés à l’appareil de mesure ou déportés… il est donc important d’attendre que les capteurs soient en équilibre thermique avec l’ambiance. En effet, la sonde ne va indiquer que son propre état. les mesures doivent se faire dans des ambiances homogènes, en effet si on mesure la température de l’air près d’une source de chaleur, la température mesurée ne sera pas représentative de la température réelle de la pièce. Lors des mesures de température et d’hygrométrie, il faut faire attention à secouer les sondes à main simple pour homogénéiser notre ambiance. De plus pour savoir si l’ambiance est homogène du point de vue de la température, il faut balayer les lieux avec des thermocouples. Ces derniers, ayant une faible inertie, permettent de savoir rapidement si l’ambiance est homogène Les grandeurs physiques qui caractérisent l’ambiance thermique peuvent varier dans l’espace et le temps. On réalise donc un maillage afin de répartir les points de mesure dans les pièces. On fait ensuite une moyenne de ces valeurs et pour chaque type de mesure, on précise la méthodologie et on mentionne l’endroit précis où elles sont faites à l’aide de fiches de mesures préparées. • Température de l’air et l’hygrométrie Caractéristiques minimales de l’appareil de mesure d’après la norme. Température de l’air (Ta ou Tair) Gamme de mesure de 10 °C à 40 °C Spécifiée : +/- 0,5 °C Précision Temps de réponse OBSERVATIONS Précisions garanties au moins pour un écart Tr-Ta de 10 °C avec Tr = température de rayonnement de la pièce étudiée et Ta = température de l’air de la pièce étudiée le plus faible possible Précautions d’emploi 167 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Précautions Solutions - Les capteurs utilisent un matériau peu émissif. Le capteur de température de l’air doit être protégé efficacement contre l’influence du rayonnement thermique issu de parois chaudes ou froides. - Augmentation du coefficient de transfert thermique par convection (ventilation forcée). Il est important d’agiter la sonde afin de créer de la convection forcée pour mesurer la température de l’air de la pièce. - Diminution de la taille du capteur (thermocouple). Position des capteurs Un capteur peut uniquement mesurer la température à laquelle il se trouve lui-même. Les capteurs sont placés à des endroits tels que les échanges thermiques soient approximativement identiques à ceux auxquels l’homme est soumis. On indique, pour chaque mesure, la position exacte des capteurs. Position des capteurs de température de l’air (Ta ou Tair) En ambiance homogène En ambiance hétérogène Un balayage rapide de la pièce au moyen de thermocouples ayant un temps de réponse faible, nous permet de savoir si l’ambiance est homogène ou pas. Les mesures de la température de l’air se font au niveau de l’abdomen à 0,6m (personne assise, d’après la norme). On fait 3 mesures : Personne assise tête (1,1 m), abdomen (0,6m) et chevilles (0,1m). Personne debout tête (1,7 m), abdomen (1,1m) et chevilles (0,1m). Une moyenne est ensuite faite pour connaître la température de l’air en ambiance hétérogène. Type de capteurs à disposition Le matériel disponible pour la journée de mesure est le suivant : sondes de température à main simple (volfkraft, KIMO), ensemble génie climatique, petites sondes de température USB. Ensemble génie climatique et les différentes sondes à main : Gamme de mesure : de -40 à 180°C avec une précision de +/- 0.25°C L’ensemble du matériel répond donc aux caractéristiques demandées dans la norme, notamment en matière de précision des mesures. 168 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Protocole à suivre Les mesures de température de l’air sont faites dans des salles représentatives et ce dans chaque bâtiment. Ces salles sont choisies en fonction de leur orientation mais aussi de leur utilisation (salle de classe, salle informatique, …). Pour chaque salle un maillage grossier est réalisé en fonction des emplacements des usagers (Figure 110) car on veut avant tout évaluer le confort de l’usager. La mesure de la température de l’air se fait en chaque point de ce maillage pour ainsi en tirer une température moyenne de l’air. Figure 108: maillage d'une salle de cours pour mesurer la température de l'air Un écart type est fait afin de savoir si l’ambiance est homogène ou pas. Si l’ambiance de la salle est hétérogène, un maillage fin est réalisé et des mesures de température supplémentaires sont faites au niveau des chevilles, de l’abdomen et de la tête. Avant tout prise de mesure, on balaye la pièce avec le capteur pour avoir une idée de l’homogénéité de la pièce. • Température moyenne de rayonnement. La température moyenne de rayonnement est la température des parois d’une enceinte virtuelle pour laquelle la température des parois serait uniforme et les échanges par rayonnement entre cette enceinte et l’homme seraient égaux aux échanges par rayonnement de l’enceinte réelle. La forme sphérique du globe noir peut donner une approximation raisonnable de la forme du corps dans le cas d’une personne assise. Caractéristiques minimales de l’appareil de mesure d’après la norme Température moyenne de rayonnement (Tmrt) et température de globe noir (Tg) Gamme de mesure de 10 °C à 40 °C Spécifiée : +/- 2 °C Précision Temps de réponse OBSERVATIONS Si impossible d’atteindre ces précisions, nous allons indiquer la précision de la mesure réelle. Le globe noir peut atteindre des imprécisions de +/- 5°C pour la mesure de la température moyenne de rayonnement 20 à 30 min (globe noir) 169 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Précautions d’emplois Précautions Solutions Le rayonnement est souvent hétérogène, ce qui peut conduire à des erreurs importantes dans l’estimation globale de la contrainte thermique d’une ambiance, il faut qu’il soit constant. Pour ne pas influencer les mesures, les ingénieurs devront se tenir à l’écart, c’est un paramètre pris en compte dans le planning de la campagne de mesure. La précision de mesure peut varier dans d’importantes proportions. Position des capteurs On mesure la température moyenne de rayonnement au niveau du poste de travail pour les salles de classe et CDI. Pour ce faire, il convient de placer le globe noir au niveau de la tête d’une personne assise. Seuls 2 globes noirs sont disponibles par conséquent en ambiance hétérogène, il est impossible de faire des mesures au niveau de la tête, du tronc et des chevilles comme mentionné dans la norme. La mesure est donc faite au niveau de la tête et nous précisons si l’ambiance est homogène ou hétérogène. Type de capteurs à notre disposition Thermomètre à globe noir : C’est une sphère noire avec au centre un capteur de température (bulbe d’un thermomètre à mercure, thermocouple). Il permet la détermination approchée de la température moyenne de rayonnement à partir de la connaissance de la température de globe noir (tg), température de l’air et vitesse de l’air. • Diamètre = 0,15 m • Emissivité = 0,95 pour les longueurs d’ondes élevées (IR) • Temps de réponse = 20 à 30 min On utilisera un enregistreur de type KIMO KH200 pour récolter l’ensemble des mesures effectuées lors de la journée de mesure. • Gamme de mesure de l’enregistreur Kimo KH200 : -20 à 70°C • Précision des mesures : +/- 0.4°C L’ensemble du matériel répond donc aux caractéristiques demandées dans la norme, notamment en matière de précision des mesures. 170 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Calculs Calculs de la température moyenne de rayonnement (Tr) Grandeur Formule Convection naturelle : Hcg = 1,4(∆T/D)^(1/4) Température moyenne de rayonnement Tr pour le globe noir Convection forcée : Hcg = 6,3*(Va^0,6)/(D^0,4) Détail Tg = température de globe noir [Kelvins] Tr = température moyenne de rayonnement [Kelvins] Hcg = coefficient de transfert thermique par convection au niveau du globe [W/m².K] D = diamètre du globe [m] On retient le coefficient d’échange par convection le plus élevé Va = vitesse de l’air au niveau du globe [m/s] Il faut connaître la température de surface des surfaces environnantes ET Calcul de la température moyenne de rayonnement à partir de la température des surfaces environnantes Simplification si la différence de température parois/enceinte faible Le facteur de forme entre une personne et les surfaces environnantes (abaques) Tn = température de surface de la surface N [Kelvin] Fp-n = facteur de forme entre la personne et la surface N Protocole de mesures : Les thermomètres à globe noir sont placés dans deux salles pendant une journée entière. Avec les sondes KIMO reliées à ce thermomètre les données sont enregistrées et peuvent être analysées ultérieurement. Le thermomètre à globe noir est placé à environ 1 m du sol (hauteur d’une personne assise) et au centre de la pièce pour ne pas que le capteur subisse l’influence d’une paroi en priorité. On fait attention à ce qu’il n’y ait aucun passage à proximité du capteur pour ne pas altérer les mesures (une feuille est collée à proximité pour indiquer aux usagers de ne pas s’approcher). 171 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT • Température de surface et de l’asymétrie de température de rayonnement Une personne peut être exposée au rayonnement thermique asymétrique dans beaucoup d’environnement. Pour évaluer l’asymétrie, on utilise le concept d’asymétrie de température de rayonnement (∆Tpr). Caractéristiques minimales de l’appareil de mesure d’après la norme Température plane de rayonnement (Tpr) Gamme de mesure de 0 à 50 °C Précision Souhaitable : +/-1 °C Temps de réponse le plus court possible OBSERVATIONS valeur à préciser comme caractéristique de l’appareil de mesure Type de capteurs à disposition Caméra thermique : Avec la caméra thermique, on mesure les températures des surfaces environnantes Ts. La température plane de rayonnement est calculée comme la valeur moyenne des températures de surface, pondérées en fonction de la valeur des facteurs de forme correspondants. ∆tpr correspond à la différence entre la température plane de rayonnement dans deux directions opposées. Camera thermique FLIR i5: • Gamme de mesure : de -20 à 250°C avec une précision de +/- 2°C Camera thermique FLIR Thermacam : • Gamme de mesure : de -20 à 250°C avec une précision de +/- 1°C L’ensemble du matériel répond donc aux caractéristiques demandées dans la norme, notamment en matière de précision des mesures. Calculs Grandeur Formule Détail TN= température de surface de la surface N [Kelvins] Fp-N = facteur de forme entre un petit élément plan et la surface N. Température plane de rayonnement Formule simplifiée S’il n’y a que des différences de températures relativement faibles, entre les surfaces de l’enceinte, on peut linéariser notre expression. (Hypothèse : on estime que toutes les surfaces de la pièce sont noires) 172 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Protocole de mesures : Appareils utilisés : thermomètre Infra Rouge, caméra Infra Rouge (FLIR) + Appareil photo numérique, prise de note : Plan du bâtiment. Il convient de faire attention aux surfaces ensoleillées qui induisent des résultats erronés avec la caméra thermique. Les mesures de l’enveloppe extérieure sont faites en matinée ou le soir de façon à ce que le soleil ne fausse pas les mesures. La caméra thermique donne une température apparente de surface (émissivité de 1). La température réelle est obtenue en fonction des émissivités des différentes surfaces. Pour mesurer la température d’une surface, on fait des mesures à des points particuliers du mur. Une mesure au milieu et deux autres mesures aux extrémités. De cette manière, on obtient plusieurs températures par mur et cela à différents endroits, ce qui permet de calculer une température moyenne de surface. On ne fait pas de maillage pour déterminer la température du sol ni la température du plafond, le sol et le plafond sont balayés afin de voir s’il y à une hétérogénéité. Avec la caméra thermique, on cherche avant tout à repérer des défauts, c'est-à-dire des ponts thermiques, des infiltrations d’air ou des disfonctionnements de chauffage. La caméra peut aussi montrer des défauts de construction et donner une idée de la composition de la paroi déperditives. En effet les parpaings mais aussi les joints d’un mur peuvent être facilement identifiés. Un trou dans une paroi rebouché avec du Placoplatre par exemple peut être mis en évidence. Tout au long de la journée, on prend donc des clichés avec la caméra en des points significatifs que l’on complète avec des photos pour connaitre l’endroit exacte de la prise du cliché. La caméra thermique est indispensable dans l’audit, c’est grâce à elle que l’on repère les défauts du point de vue de la thermique et les aberrations de conception afin de proposer des solutions d’amélioration par la suite. • Mesure de la vitesse de l’air Il est important que la vitesse de l’air soit connue lors de la détermination de la transmission thermique par convection et par évaporation au niveau de la personne. Caractéristiques minimales de l’appareil de mesure d’après la norme Vitesse de l’air (Va) Gamme de mesure OBSERVATIONS de 0,05 m/s à 1m/s Spécifiée : +/- (0,05 + 0,05 Va) m/S Précision Souhaitable : +/- (0,02 + 0,07 Va) m/S Spécifié : 0,5 s Temps de réponse Ces niveaux doivent être garantis quelle que soit la direction de l’écoulement à l’intérieur du bâtiment valeur à préciser comme caractéristique de l’appareil de mesure 173 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Précautions d’emplois Précautions Solutions Il faut faire attention à la sensibilité de l’appareil à la direction de l’air. La sensibilité de l’appareil aux fluctuations de la vitesse de l’air. La forme du capteur ne doit pas affecter le flux d’air. Le fait de protéger le capteur de toute détérioration peut entraîner des turbulences supplémentaires dans l’écoulement ou atténuer les fluctuations de vitesse Une période de mesure plus longue sera nécessaire (constante de temps du capteur > dispositif de compensation de température) On pourra avoir la possibilité d’obtenir une vitesse moyenne et un écart type pour le degré de turbulence (fluctuations) Faire attention au capteur lors de la mesure. Type de capteurs à notre disposition Les capteurs utilisés pour la journée de mesure sont : anémomètres à hélice, fil chaud. Pour un écoulement unidirectionnel, on peut utiliser l’anémomètre à hélice qui est sensible à cet écoulement. On peut connaître la direction principale du flux en effectuant des essais de fumée par exemple. De plus, si le flux d’air est faible et que l’anémomètre à hélice ne permet pas de connaitre la vitesse, on utilise le fil chaud, qui est sensible aux faibles variations de vitesse. Ensemble génie climatique (fil chaud) : • Game de mesure : 0 à 3m/s avec une précision de 0.03m/s Anémomètre à hélice : • Game de mesure : de 0.3 à 35m/s avec une précision de 0.1m/s L’ensemble du matériel répond donc aux caractéristiques demandées dans la norme, notamment en matière de précision des mesures. Protocole de mesures : Dans un premier temps, on utilise l’anémomètre à fil chaud pour voir s’il y a une vitesse d’air. Si ce n’est pas le cas, on utilise le fil chaud qui est plus précis et grâce auquel, on mesure des vitesses d’air inférieures à 0,1 m/s. Il est important de repérer les différentes infiltrations d’air possibles dans une pièce avant de faire une quelconque mesure. Un balayage rapide de la pièce est nécessaire pour voir s’il y a une homogénéité de la vitesse de l’air dans la salle. Si ce n’est pas le cas, il faut resserrer le maillage en prenant des mesures près des fenêtres, des bouches de soufflage ou d’extraction. Des mesures de vitesse d’air au niveau des pieds mais aussi au niveau de la tête sont faites. Le lycée est dépourvu de ventilation dans la plus part des salles, on s’attend à ne pas avoir de vitesses d’air trop élevées. Les débits sont très faibles donc non mesurables avec les appareils. On mesure aussi le diamètre des bouches de soufflage et d’extraction afin d’avoir une idée du débit. 174 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Mesures acoustiques Dans le cadre de l’audit, on effectue des mesures acoustiques dans le but d’avoir une représentation de l’ambiance acoustique de chacune des pièces à étudier. Les normes utilisées afin de réaliser ces mesures acoustiques sont les normes NF S 31057 d’Octobre 1982 (Vérification de la qualité acoustique des bâtiments) et NF EN ISO 10052 de Septembre 2005 (Mesurages in situ de l'isolement aux bruits aériens et de la transmission des bruits de choc ainsi que du bruit des équipements). Ces normes renseignent sur l’appareillage nécessaire et sur les méthodes de contrôle in situ pour le mesurage : de l'isolement aux bruits aériens entre les pièces, de la transmission des bruits de choc par les planchers, de la transmission des bruits aériens par les façades, des niveaux de pression acoustique émis par les équipements techniques dans les pièces, du temps de réverbération. Une fois les résultats de ces mesures obtenus, il est possible, si nécessaire, d’apporter des solutions afin d’améliorer le confort acoustique des usagers. Méthode de mesure Pour déterminer l'isolement aux bruits aériens : effectuer le mesurage dans les locaux d'émission et de réception, mesurer le niveau moyen de pression acoustique dans chacune des bandes d'octave spécifiées en utilisant un sonomètre intégrateur, l'intervalle de mesurage doit être d'environ 30 s, se tenir près du centre du plancher et s'écarter du haut-parleur dans le local d'émission ou de l'élément de séparation dans le local de réception, tenir le sonomètre à bout de bras, au moment de la mesure, déplacer quatre fois le microphone horizontalement à 180°, en levant et en abaissant le bras doucement et effectuer les quatre rotations en 30 s environ en tout. 175 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Expression des résultats Le pouvoir d'isolation aux bruits aériens doit être exprimé par les valeurs de l'isolement acoustique standardisé DnT, de l'isolement acoustique normalisé Dn ou par l'indice d'affaiblissement acoustique apparent R', R'45", R'tr,s pour toutes les fréquences de mesurage, avec une décimale, sous forme de tableau et de courbe. Protocole de mesure Le système de mesure complet, y compris le microphone, doit être calibré avant chaque mesurage pour permettre d'obtenir des valeurs absolues des niveaux de pression acoustique. Aucune correction pour le bruit de fond ne doit être appliquée. les mesurages doivent être effectués portes et fenêtres fermées et volets normalement ouverts. les niveaux de pression acoustique mesurés à l'aide de filtres de bande d'octave doivent couvrir au moins les fréquences nominales suivantes, en hertz: 125, 250, 500, 1000, 2000. il faut éviter de faire du bruit (de vêtements, par exemple) lors du déplacement du sonomètre. Il peut parfois être nécessaire d'utiliser 3 ou 5 positions fixes. • Isolement aux bruits aériens entre les pièces Production du champ acoustique Il convient d'ajuster la puissance acoustique de la source de façon à atteindre dans le local de réception un niveau de pression acoustique (dans toutes les bandes de fréquence) supérieur d'au moins 6 dB au niveau du bruit de fond. Cela doit être contrôlé en mettant la source en marche et en l'arrêtant avant de commencer le mesurage. Si ce n’est pas le cas, le niveau du signal mesuré doit être consigné dans le rapport. Une note doit être ajoutée pour indiquer que le niveau mesuré dans le local de réception a été affecté par le bruit de fond et que l'isolement acoustique correspondant a été sous-estimé ou que le niveau de mesure (équipement de service) a été surestimé et ce, dans une proportion inconnue. 176 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Placement des sources et des microphones Isolement horizontal entre locaux La source de bruit sera placée dans l’angle de référence qui est l’angle opposé à la paroi de séparation, la plus proche de la façade, ou l’angle formé par les façades, s’il y en à deux. Le microphone du local de réception doit être placé sur la diagonale la plus proche de la parallèle à la diagonale définie du local d’émission et au 2/3 de sa longueur à partir de la paroi séparative (Figure 111 et Figure 112). Figure 109 Isolement horizontal entre locaux (cas général) NOTE : Dans le cas d’un local aveugle, le mur dit de « façade » est celui qui contient la porte. Figure 110 Isolement horizontal entre locaux (autres cas) Isolement entre circulation commune et local La source de bruit doit être placée le plus loin possible de la porte donnant sur la circulation commune à une distance comprise entre 2 mètres et 5 mètres, en face de celle-ci de préférence. Le microphone doit être positionné à une distance de 1 mètre de la porte face à celle-ci et à plus de 0.5 mètres de toute paroi ; si cela n’est pas possible, le microphone doit être placé au milieu de la circulation commune. A la réception, l’angle de référence est l’angle le plus proche de la porte donnant sur la circulation commune (Figure 113). Figure 111 Isolement entre circulation commune et local 177 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Isolement vertical Si la façade est unique, l’enceinte doit être positionnée dans l’angle de référence situé à droite en regardant la façade. S’il y a deux façades, l’angle de référence est le coin formé par les façades. Dans le local de réception (à l’étage supérieur), le microphone est positionné sur une diagonale définie du local et aux 2/3 de sa longueur à partir de l’angle de référence (Figure 114). Figure 112 Isolement vertical Isolement vis-à-vis d’un local de volume supérieur à 200 m3 Le champ acoustique à l’émission (dans le local de grand volume) doit être évalué à l’aide de 3 microphones disposés dans l’espace défini par la projection (horizontale ou verticale, suivant le cas) de la paroi séparative des deux locaux considérés. NOTE : Les distances de séparation suivantes sont des valeurs minimales qu'il convient de dépasser chaque fois que possible: 0,5 m entre une position quelconque de microphone et les limites du local, 1,0 m entre une position quelconque de microphone et la source acoustique. • Isolement aux bruits de choc entre les pièces Production du champ acoustique Le bruit de choc doit être provoqué par la machine à chocs normalisée (voir EN ISO 140-7). La machine à chocs doit être placée dans le local d'émission sur la diagonale proche du centre du plancher. NOTE : Dans le cas de sols anisotropes (présence de nervures, poutres, etc.), ajouter deux positions de façon à répartir les trois positions au hasard sur la surface du plancher. Il convient d'orienter la ligne des marteaux à 45° par rapport à la direction des poutres ou des nervures. Dans ce cas, la distance entre la machine à chocs et les bords du plancher doit être au moins égale à 0,5 m. Mesurage des niveaux de pression acoustique 178 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Même méthode que pour la mesure de l’isolation aux bruits aériens entre les pièces mais uniquement dans le local de réception. Expression des résultats La transmission du bruit de choc doit être exprimée par les valeurs du niveau de bruit de choc standardisé L'nT ou normalisé L' n' pour toutes les fréquences de mesurage, avec une décimale, sous forme de tableau et de courbe. • Transmission des bruits aériens par les façades Production du champ acoustique La transmission des bruits aériens par les façades est mesurée selon la méthode du hautparleur placé à l'extérieur. Le local situé derrière la façade sert de local de réception. Pour l’ajustement de la puissance acoustique de la source. Placer le haut-parleur à l'extérieur du bâtiment, à une distance d de la façade, l'angle d'incidence acoustique étant aussi proche que possible de 45° (Figure 115) : choisir la position du haut-parleur et la distance d jusqu'à la façade de façon à obtenir une variation minimale du niveau de pression acoustique sur l'éprouvette, la source acoustique doit être placée de préférence au sol, la distance r entre la source acoustique et le centre de l'éprouvette doit être d'au moins 7 m (d> 5 m) par rapport à la façade soumise à l'essai. Figure 113 Géométrie de la méthode du haut-parleur Le son produit doit être stable et avoir un spectre continu dans la gamme de fréquences considérée. Mesurage des niveaux de pression acoustique Placer le microphone extérieur à une distance de (2,0 ± 0,2) m du plan de la façade ou à une distance plus importante de façon à être éloigné d'au moins 1 m de la partie de la façade la plus proche de la route (la balustrade, par exemple). Si la source acoustique est un haut-parleur, mesurer le niveau extérieur de pression acoustique avec un temps d'intégration de 30 s et le niveau dans le local de réception. 179 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT • Niveaux de pression acoustique émis par les équipements techniques dans les pièces Mesurage des niveaux de pression acoustique Mesurer le niveau de pression acoustique de l'équipement technique directement dans le local à l'aide d'un sonomètre. Deux positions fixes sont utilisées : l'une des positions doit être proche de l'angle présentant les surfaces les plus réfléchissantes d'un point de vue acoustique de préférence à 0,5 m des parois, la seconde position doit se situer dans le champ réverbérant du local. NOTE : La distance par rapport à toutes les sources acoustiques (les orifices de ventilation. par exemple) doit être d'au moins 1,5 m. Dans chaque position, l'intervalle de mesurage doit être choisi conformément à au moins un cycle de fonctionnement de l'équipement technique dans des conditions normales. • Temps de réverbération La durée de réverbération (la correction pour la durée de réverbération) peut être basée sur des mesurages de l'isolement aux bruits aériens. Elle doit être mesurée pour les mêmes bandes de fréquences et au même emplacement que les niveaux de pression acoustique en s’assurant que l’aire d’absorption du local n’a pas été modifiée (même nombre de personne notamment). 180 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Protocole de mesures d’éclairage Pour respecter les normes d’éclairage relatives aux établissements d’enseignement, il faut atteindre les objectifs portant sur : le niveau d’éclairement (Luxmètre), la limitation de la luminance et de l’éblouissement (Luminancemètre), l’indice de rendu de couleur (Colorimètre). Grâce aux mesures réalisées, on peut savoir si le bâtiment est conforme aux normes et dans le cas contraire, apporter des modifications pour améliorer le niveau de confort visuel et réduire les consommations d’éclairage. Pour réaliser le diagnostic d’éclairage, il faut se baser sur 4 grandes étapes : Analyse des locaux : dimension et plan, nature et couleur des matériaux, surfaces vitrées, Analyse des fonctions : type d’activité, détermination des zones de travail et des zones environnantes, exigence de la tâche visuelle, éclairement, perception des couleurs, problème de maintenance. Analyse de l’installation d’éclairage : type de luminaires et de sources, implantation des luminaires, puissance installée, analyse visuelle de l’installation. Synthèse : synthèse et analyse critique des résultats, dialux, modèle numérique. 181 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Mesure de l’éclairement (lux) Matériel Méthode de mesure Luxmètre Cellule mise à l’endroit où on veut mesurer l’éclairement. D’après l’arrêté du 23 oct 1984, on place la cellule horizontalement et à hauteur du plan sur lequel s’effectue le travail (0, 80m du sol la majorité des cas sinon à hauteur du poste de travail) 2 types de mesure : - mesure de l’éclairement moyen (voir formule) - mesure au niveau du poste de travail à plusieurs heures de la journée (en particulier si il y a des variations dues à l’éclairage naturel) Zone de travail Petite surface Moyenne surface Grande surface Conditions de mesure Mesures nuit : vérifier si l’éclairement est suffisant, si la lumière naturelle est quasi nulle Condition : toutes les lumières allumées Mesures jour : vérifier si la lumière naturelle assure un éclairement minimum. Condition : toutes les lumières éteintes Durée Formule Éclairement moyen : moyenne arithmétique des éclairements ponctuels suivant le maillage décrit dans le (Tableau 45) Quelques secondes, réponse rapide de la cellule Uniformité : Logiciel Dialux, on prendra plusieurs endroits (murs, plan de travail, tableau…) Coefficient d’uniformité U = Emin/Emoy Emin = éclairement au point le moins éclairé Attention de ne pas modifier par sa présence les conditions d’éclairement au poste de travail Longueur de la surface Environ 1m Environ 5m Environ 10 Environ 50m Maillage 0,20m 0,5 – 0,6m 1,00m 3,00m Tableau 45 : Maillage pour les mesures de l’éclairement moyen Par exemple, pour une surface de 10m sur 10m, les mesures s’effectuent tous les mètres à partir du mur tant en largeur qu’en longueur (Tableau 45). Mesure de la luminance (lux) Matériel Luminancemètre Méthode de mesure Conditions de mesure Il doit être étalonné. Placer à hauteur des yeux des opérateurs et orienter vers la source ou la surface concernée. Régler pour chaque mesure, la focale de l’appareil. Durée 30 secondes But Déterminer : - le coefficient de réflexion diffuse - le contraste - l’éblouissement 182 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Le coefficient de réflexion diffuse et spéculaire Le coefficient de réflexion diffuse des murs des salles ou celui de réflexion spéculaire des tableaux ou des écrans permet de vérifier que les surfaces ne sont pas trop réfléchissantes. Le but est de réduire des luminances trop fortes dues aux réflexions afin de ne pas causer des gènes visuelles. Mesure du coefficient de réflexion diffuse Matériel Méthode de mesure Luminancemètre Placer l’étalon au niveau de la surface dont on souhaite déterminer le coefficient (ρd étalon) et relever sa luminance. Relever la valeur de la luminance de la surface étudiée Conditions de mesure Il faut placer le luminance-mètre au même niveau. Faire attention à ne pas mesurer un reflet au niveau de l’étalon ou du mur. Durée Calcul Ou 2 minutes Avec M = émittance, densité de lumière qui quitte la surface Mesure du coefficient de réflexion spéculaire Matériel Méthode de mesure Luminancemètre Mesurer la luminance d’un reflet d’une lampe dans la surface considérée. Mesurer la luminance directe de la lampe. On réalise également la mesure précédente pour apporter une correction due à la réflexion diffuse. Conditions de mesure Bien viser le reflet dans la surface. Se munir au mieux d’une lampe de poche. Durée 2 minutes Calcul Avec correspondant à la composante diffuse. Étalonnage : On calcule le coefficient de réflexion diffuse de l’étalon, pour cela on utilisera une feuille blanche comme étalon. Si on suppose que la feuille blanche est une surface parfaitement diffusante et que la surface est infinie, on a alors : 183 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT • Le contraste La perception du contraste est une évaluation subjective de la différence entre deux surfaces d’un plan qui peuvent être de différents types : luminosité, clarté, couleur, etc. Le calcul s’effectue selon la formule suivante : Avec : = luminance de détail = luminance de fond • L’éblouissement L’éblouissement correspond à la sensation produite par des surfaces brillantes dans le champ visuel. Dans les lieux de travail intérieurs, l’éblouissement peut provenir de luminaires brillants ou de fenêtres. La norme NF EN 12464-1 traduit l’éblouissement d’inconfort provenant directement des luminaires d’une installation d’éclairage par le taux d’éblouissement unifié (UGR). On utilisera le logiciel Dialux pour déterminer ce taux. • L’indice de rendu de couleur (IRC) La perception des couleurs de l’environnement sur une zone de travail va influer sur notre confort et sur l’appréciation de l’ambiance naturelle. Le rendu doit donc paraître naturel et correcte. En général, l’IRC ne doit pas être inférieur à 80 dans les intérieurs où les usagers ou les utilisateurs travaillent. On mesure la température des différents types d’ampoules présentes dans les pièces étudiées. Pour cela on utilise un colorimètre. 184 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Annexe 4: Cartographie des relevés thermiques 185 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT NB : la légende présente sur ce plan s’applique à l’ensemble de la cartographie thermique du bâtiment 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT 2.1.1.1 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Annexe 5: Questionnaire élève 196 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Ne rien inscrire ici Questionnaire N° QUESTIONNAIRE élève: Audit énergétique Notre audit a pour but de comprendre comment vous travaillez et les risques d’inconfort dans différentes salles. Nous pourrons alors établir des solutions pour corriger les problèmes. Ce questionnaire servira à recueillir votre point de vue à ce sujet. C’est pour cela que nous vous demandons de répondre à ces questions le plus sincèrement possible. Tableau Merci d’avance ! Situation dans la salle : veuillez indiquer sur le plan simplifié, votre position Données personnelles : (cochez la case correspondante) □ un homme □ une femme Vous avez : □ - de 16 ans □ entre 16 et 18 ans □ Vous êtes : entre 18 et 20 ans □ + de 20 ans Taille : Poids : Lunettes : □ Oui □ non Tenue vestimentaire : (entourez uniquement ce que vous portez actuellement ) Chemise manches courtes manches longues t-shirt Pantalons short léger pantalon Robes, jupes jupe légère jupe épaisse robe légère Pulls gilet sans manches gilet léger normal Vestes légère épaisse blouse/bleu de travail Divers chaussettes chaussures gants Autres Qualité de l’AIR Entourez votre réponse 1. Sentez-vous des odeurs gênantes ? oui Produits ménagers non Toilettes gaz d’échappement 2. Si vous avez répondu « oui » , lesquelles : Autres : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Si vous avez répondu « oui » à la première question, trouvez-vous cela ? Très peu gênant Peu gênant Dérangeant Très dérangeant Insupportable 197 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Confort THERMIQUE 4. Comment vous sentez-vous maintenant ? J’ai … Très froid Légèrement froid Froid Ni chaud ni froid Légèrement chaud Chaud Très chaud 5. Trouvez-vous cela ? Confortable Légèrement inconfortable Inconfortable Très inconfortable 6. Veuillez indiquez comment vous préféreriez être maintenant : je préfèrerai avoir … Beaucoup plus froid Légèrement plus froid Plus froid Ni plus chaud ni plus froid Un peu plus chaud Beaucoup plus chaud Plus chaud 7. En prenant en compte votre préférence personnelle, trouvez-vous que cet environnement est ? Supportable Légèrement difficile à supporter Assez difficile à supporter Très difficile à supporter Insupportable 8. Au début et à la fin de l’année scolaire, trouvez-vous qu’il fait trop chaud ? Jamais Parfois Souvent Tout le temps Légèrement inconfortable Inconfortable Très inconfortable 9. Trouvez-vous cela ? Confortable oui 10. Sentez-vous un courant d'air ? non parfois 11. Si vous avez répondu « oui » ou « parfois », à quel niveau le ressentez-vous? la tête les pieds 12. Trouvez-vous cela ? agréable désagréable oui 13. Avez-vous froid aux pieds ? agréable 14. Trouvez-vous cela ? 15. Ressentez-vous une différence de température entre la tête et les pieds ? oui agréable 16. Trouvez-vous cela ? non désagréable non désagréable Commentaires/remarques : …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………. 198 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Confort ACOUSTIQUE 17. Au niveau de l’acoustique, que pensez-vous de la salle dans laquelle vous vous trouvez ? Très calme Calme Bruyant Très bruyant 18. Si vous avez coché « bruyant » ou « très bruyant », quelles sont selon vous les principales sources de bruit ? Machinerie Mobilier Personnes présentes Couloirs Ventilation 19. Lorsque les portes sont fermées, entendezvous du bruit venant des couloirs ? 20. Comment estimez-vous la gêne ? Très peu gênant Peu gênant Dérangeant Peu gênant non Très dérangeant Insupportable oui Dérangeant non Très dérangeant 23. Entendez-vous des bruits provenant d’une oui salle adjacente ? 24. Si oui précisez laquelle : ………………………… et estimez la gêne : Très peu gênant Peu gênant Dérangeant Peu gênant Très dérangeant Dérangeant Peu gênant Très dérangeant Dérangeant Insupportable non 27. Entendez-vous des bruits d’équipements oui (ventilation, chaudière, machine) ? 28. Si oui précisez lesquels : ………………………… et estimez la gêne : Très peu gênant Insupportable non 25. Entendez-vous des bruits de pas ou de choc oui dans une salle adjacente ? 26. Si oui précisez laquelle : ………………………… et estimez la gêne : Très peu gênant Autres oui 21. Lorsque les fenêtres sont fermées, entendez-vous du bruit venant de l’extérieur ? 22. Comment estimez-vous la gêne ? Très peu gênant Extérieurs Insupportable non Très dérangeant Insupportable 29. Entendez-vous correctement le professeur de votre place ? Nettement Moyennement Difficilement Pas du tout Bruit venant les locaux adjacents Bruit de personnes dans la salle 30. S’il vous ne l’entendez pas, quelle est la raison ? Bruit dans les circulations Bruit venant de l’extérieur Commentaires/remarques : …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… 199 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Confort VISUEL 31. Comment considérez-vous l’éclairage de la salle (naturel+luminaires) : Très désagréable Désagréable Agréable Très agréable oui non Très dérangeant Insupportable oui non Très dérangeant Insupportable 36. L'éclairement de votre poste de travail ou de votre bureau est-il suffisant ? oui non 37. La visibilité du tableau est-elle suffisante ? oui non 32. Les lampes vous éblouissent t-elles ? 33. Trouvez-vous ça ? Très peu gênant Peu gênant Dérangeant 34. L'éclairement naturel est-il éblouissant ? 35. Trouvez-vous ça ? Très peu gênant Peu gênant Dérangeant 38. Qu’est-ce qui vous gêne pour bien voir le tableau ? ………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………... Commentaires : …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………. Ne remplir cette partie qu’à la fin du cours 39. Avez-vous changé votre tenue vestimentaire depuis le début du cours ? Percevez-vous un inconfort ? 40. Comment vous sentez-vous maintenant ? J’ai … Très froid Froid Légèrement froid Ni chaud ni froid Légèrement chaud Chaud Très chaud 41. Trouvez-vous cela ? Confortable Légèrement inconfortable Inconfortable Très inconfortable Nous vous remercions beaucoup d’avoir bien voulu répondre à ces questions. Vos réponses nous seront très utiles. Merci encore ! 200 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Annexe 5: Questionnaires Administratifs 201 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Ne rien inscrire ici Interview N° Entretien administratifs: Audit énergétique Notre audit a pour but de comprendre comment vous travaillez et les risques d’inconfort dans différentes salles. Nous pourrons alors établir des solutions pour corriger les problèmes. Ce questionnaire servira à recueillir votre point de vue à ce sujet. C’est pour cela que nous vous demandons de répondre à ces questions le plus sincèrement possible. Merci d’avance ! Situation dans la salle : veuillez indiquer sur le plan simplifié, la position de la personne Données personnelles : (cochez la case correspondante) □ un homme □ une femme Vous avez : □ 20-29 ans □ 30-39 ans □ Vous êtes : 40-49 ans □ + de 50 ans Taille : Poids : Lunettes : □ Oui □ non Tenue vestimentaire : (entourez uniquement ce que vous portez actuellement ) Chemise manches courtes Manches longues t-shirt Pantalons short léger pantalon Robes, jupes jupe légère jupe épaisse robe légère Pulls gilet sans manches Gilet léger normal Vestes légère épaisse Blouse/bleu de travail Divers chaussettes chaussures gants Autres Qualité de l’AIR Entourez votre réponse oui 1. Sentez-vous des odeurs gênantes ? non 2. Si vous avez répondu « oui » , lesquelles : 3. Si vous avez répondu « oui » à la première question, trouvez-vous cela ? Très peu gênant Peu gênant Dérangeant Très dérangeant Insupportable 202 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Avez-vous des remarques particulières concernant la qualité de l’air dans certaines zones du lycée ? :…………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………........................................ Confort THERMIQUE 4. Comment vous sentez-vous maintenant ? J’ai … Très froid Légèrement froid Froid Ni chaud ni froid Légèrement chaud Chaud Très chaud 5. Trouvez-vous cela ? Confortable Légèrement inconfortable Inconfortable Très inconfortable 6. Veuillez indiquez comment vous préféreriez être maintenant : je préfèrerai avoir … Beaucoup plus froid Plus froid Légèrement plus froid Ni plus chaud ni plus froid Un peu plus chaud Beaucoup plus chaud Plus chaud 7. En prenant en compte votre préférence personnelle, trouvez-vous que cet environnement est ? Supportable Légèrement difficile à supporter Assez difficile à supporter Très difficile à supporter oui 8. Sentez-vous un courant d'air ? Insupportable non parfois 9. Si vous avez répondu « oui » ou « parfois », à quel niveau le ressentez-vous? de la tête des pieds 10. Trouvez-vous cela ? agréable désagréable oui non 11. Avez-vous froid aux pieds ? 12. Ressentez-vous une différence de température entre la tête et les pieds ? agréable désagréable 13. Pouvez-vous réguler votre ambiance ? oui non 14. Disposez-vous d’un chauffage d’appoint ? oui non 15. Ressentez-vous changements de température en vous déplaçant dans les locaux ? oui non Avez- vous des remarques ou des observations concernant l’ambiance thermique ou d’éventuels défauts que vous auriez remarqué dans une zone du lycée ? : ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… 203 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Confort ACOUSTIQUE 16. Au niveau de l’acoustique, que pensez-vous de la salle dans laquelle vous vous trouvez ? Très calme Calme Bruyant Très bruyant 17. Quelles sont selon vous les principales sources de bruit ? Machinerie Mobilier Personnes présentes Circulation Ventilation Extérieurs Autres 18. Lorsque les portes sont fermées, entendezvous du bruit venant des couloirs ? oui non 19. Lorsque les fenêtres sont fermées, entendez-vous du bruit venant de l’extérieur ? oui non 20. Entendez-vous des bruits d’équipements ? oui non Avez- vous des remarques ou des observations concernant l’acoustique ou d’éventuels défauts que vous auriez remarqué dans une zone du lycée ? : ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Confort VISUEL 21. Comment considérez-vous l’éclairage du lycée en général (naturel+luminaires) : Très désagréable Désagréable Agréable Très agréable 22. Les lampes vous éblouissent t-elles ? oui non 23. L'éclairement de votre poste de travail ou de votre bureau est-il suffisant ? oui non 24. Avez-vous une lampe d’appoint ? oui non Avez- vous des remarques ou des observations concernant l’ambiance visuelle ou d’éventuels défauts que vous auriez remarqué dans une zone du lycée ? : ……………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………….………………… 204 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Annexe 6: Tableau de dépouillement des questionnaires 205 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Salle Nombre d'élèves Heure dépose questionnaire Heure retrait questionnaire Atelier électricité Réponses en % Réponses en % 12 Echelle perception thermique : Comment vous moyenne sentez vous maintenant ? écart type médiane Echelle d'évaluation affective : Trouvez vous cela % d'inconfort ? Population théorique d'insatisfait avec PPD médiane préference pour: Echelle de préférence thermique : Veuillez plus chaud indiquez comment vous preferiez être? pas de changement plus froid médiane pourcentage difficile à supporter Echelle de tolérance : Trouvez vous que cet environnement est ? Au début et à la fin de l'année scolaire, trouvezvous qu'il fait trop chaud ? Trouvez-vous cela ? Sentez-vous un courant d'air ? A quel niveau ? Trouvez-vous cela ? Trouvez-vous celà ? Avez-vous froid aux pieds ? Ressentez-vous une différence de T°C entre tête et pied ? Trouvez-vous celà ? Réponses en % Réponses en % Sentez-vous des odeurs gênantes ? Trouvez-vous cela ? 17. Que pensez-vous de l'acoustique la salle ? 18. Si "bruyant" ou "très bruyant", quelles sont les sources de bruit ? Réponses en % Réponses en % Réponses en % 19. Avec portes fermées, entendez-vous du bruit dans les couloirs ? 20. La gêne 21. Avec les fenêtres fermées, entendez-vous du bruit de l'extérieur ? 22. La gêne 23. Bruit d'une salle adjacente 24. La gêne 25. Bruits de pas ou de choc ? 26. La gêne 27. Bruits d'équipements ? 28. La gêne 29. Entendez-vous le prof ? 30. La raison 31. Eclairage de la salle ? 32. Les lampes éblouissent ? 33. La gêne 34. Eclairement naturel éblouissant ? 35. La gêne 36. Bureau suffisant ? 37. Visibilité du tableau suffisante ? 38. La gêne ? 0 64 Parfois 33 cou/nuque Jamais 33 45 NON tête 55 OUI Non Non Oui 50 Oui 50 80 56 20 44 Signification Depouillement questionnaires thermique Valeur Neutre Faible dispersion des réponses autour de la moyenne Confortable La moitié de la classe n'estime pas confortable l'ambiance thermique Entre légèrement plus froid et pas de changement Parfois Très inconfortable NON Inconfortable OUI Légèrement inconfortable 18 Désagréable Confortable 36 20 Supportable La moitié de la classe trouve difficile à supporter l'ambiance thermique 45 80 Agréable 82 40 18 64 0 nettement mobilier 27 16 moyennement personnes présentes 9 11 difficilement couloirs 21 0 5 pas du tout ventilation extérieure 9 Non 73 agréable 17 très dérangeant 82 Oui 82 27 désagréable 17 dérangeant 9 18 64 47 insupportable peu gênant Insupportable 36 18 0 50 17 60 très dérangeant 22 Très dérangeant 55 11 0 0 Dérangeant dérangeant 17 machinerie 18 11 0 17 peu gênant 0 0 Très bruyante 0 22 25 50 Très peu gênant 17 75 Bruyante 33 50 Calme Peu gênant 33 pieds 36 Tout le temps -0.17 1.07 0 54.5% 5% Entre -1 et O 36.4% 36.40% 27.3% 0 54.5% Souvent tronc Très peu gênant 17 67 25 Très calme 0 60 25 40 très agréable Très peu gênant 50 Personnes dans la salle 20 0 0 Salle adjacente 20 33 100 Extérieure 40 très désagréable 56 Couloir 20 NON 17 17 33 20 % reflets, 20 % lié au personnes insupportable 11 OUI 73 0 27 73 NON 27 10 9 OUI 90 91 autres 0 21/01/2011 Données général Thermique Olfactif ACOUSTIQUE VISUEL 206 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Salle Nombre d'élèves Heure dépose questionnaire Heure retrait questionnaire Réponses en % Réponses en % Réponses en % Réponses en % Réponses en % Echelle perception thermique : Comment moyenne vous sentez vous maintenant ? écart type médiane Echelle d'évaluation affective : Trouvez % d'inconfort vous cela ? Population théorique d'insatisfait avec PPD médiane préference pour: Echelle de préférence thermique : Veuillez plus chaud indiquez comment vous preferiez être? pas de changement plus froid Echelle de tolérance : Trouvez vous que cet médiane environnement est ? pourcentage difficile à supporter Au début et à la fin de l'année scolaire, trouvez-vous qu'il fait trop chaud ? Trouvez-vous cela ? Sentez-vous un courant d'air ? A quel niveau ? Trouvez-vous cela ? Avez-vous froid aux pieds ? Trouvez-vous celà ? Ressentez-vous une différence de T°C entre tête et pied ? Trouvez-vous celà ? Sentez-vous des odeurs gênantes ? Trouvez-vous cela ? 17. Que pensez-vous de l'acoustique la salle ? 18. Si "bruyant" ou "très bruyant", quelles sont les sources de bruit ? 19. Avec portes fermées, entendez-vous du bruit dans les couloirs ? 20. La gêne 21. Avec les fenêtres fermées, entendezvous du bruit de l'extérieur ? 22. La gêne 24. La gêne 23. Bruit d'une salle adjacente 25. Bruits de pas ou de choc ? 26. La gêne 27. Bruits d'équipements ? 28. La gêne Réponses en % 29. Entendez-vous le prof ? 30. La raison Réponses en % Réponses en % 31. Eclairage de la salle ? 32. Les lampes éblouissent ? 33. La gêne 34. Eclairement naturel éblouissant ? 35. La gêne 36. Bureau suffisant ? 37. Visibilité du tableau suffisante ? 38. La gêne ? Non Depouillement questionnaires thermique Signification C29 21 Valeur 50 20 0 60 Parfois 15 25 Supportable Un faible pourcentage de la classe trouve difficile à supporter l'ambiance thermique Légèrement inconfortable Inconfortable Très inconfortable OUI NON 30 71 nettement 19 5 5 moyennement difficileme pas du tout Insupportable Désagréable Agréable extérieure 81 insupportable insupportable machinerie 74 ventilation 13 19 couloirs 0 26 Non 38 personnes présentes 13 89 mobilier 73 11 Oui 62 très dérangeant Très bruyante Très dérangeant 14 Dérangeant 86 Peu gênant 40 Très peu gênant 60 73 dérangeant Bruyante peu gênant 20 27 Très peu gênant 70 24 Calme 10 47 0 29 57 Très calme 43 50 29 50 29 très agréable 14 agréable 53 très dérangeant 9 désagréable 47 dérangeant 42 Personnes dans la salle très désagréable peu gênant 17 33 Salle adjacente Très peu gênant 42 8 100 58 reflets en majorité et personnes présentes Plus chaud Entre neutre et légèrement froid Faible dispersion des réponses autour de la moyenne entre confortable et légèrement difficile à supporter Les trois quart de la classe n'estime pas confortable l'ambiance thermique 10 Tout le temps Oui 25 Confortable -0.67 1.43 entre 0 et 1 71.4% 19 81.0% 19.00% 0.0% 0 9.5% Souvent 2 13% 62 75 43 pieds Parfois 57 76 tronc 10 cou/nuque Jamais tête 55 68 NON 45 32 OUI 24 83 Non 17 84 Oui 16 Extérieure NON Couloir OUI 68 NON 5 30 32 OUI 95 70 autres 21/01/2011 Données général Thermique Olfactif ACOUSTIQUE VISUEL 207 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Salle Nombre d'élèves Heure dépose questionnaire Heure retrait questionnaire Echelle perception thermique : Comment vous sentez vous maintenant ? Echelle d'évaluation affective : Trouvez vous cela ? Echelle de préférence thermique : Veuillez indiquez comment vous preferiez être? Echelle de tolérance : Trouvez vous que cet environnement est ? Au début et à la fin de l'année scolaire, trouvez-vous qu'il fait trop chaud ? Trouvez-vous cela ? Sentez-vous un courant d'air ? A quel niveau ? Trouvez-vous cela ? Avez-vous froid aux pieds ? Trouvez-vous celà ? Ressentez-vous une différence de T°C entre tête et pied ? Trouvez-vous celà ? Sentez-vous des odeurs gênantes ? Trouvez-vous cela ? 17. Que pensez-vous de l'acoustique la salle ? 18. Si "bruyant" ou "très bruyant", quelles sont les sources de bruit ? moyenne écart type médiane % d'inconfort Population théorique d'insatisfait avec PPD médiane préference pour: plus chaud pas de changement plus froid médiane pourcentage difficile à supporter Réponses en % Réponses en % Réponses en % Réponses en % Réponses en % Réponses en % 19. Avec portes fermées, entendez-vous du bruit dans les couloirs ? 20. La gêne 21. Avec les fenêtres fermées, entendez-vous du bruit de l'extérieur ? 22. La gêne 23. Bruit d'une salle adjacente 24. La gêne 25. Bruits de pas ou de choc ? 26. La gêne 27. Bruits d'équipements ? 28. La gêne 29. Entendez-vous le prof ? 30. La raison Réponses en % Réponses en % 31. Eclairage de la salle ? 32. Les lampes éblouissent ? 33. La gêne 34. Eclairement naturel éblouissant ? 35. La gêne 36. Bureau suffisant ? 37. Visibilité du tableau suffisante ? 38. La gêne ? Dépouillement questionnaires thermique Entre neutre et légèrement froid Signification 26 D04 -0.50 Valeur Confortable Faible dispersion des réponses autour de la moyenne 8 Tout le temps Très peu gênant Entre neutre et légèrement chaud Supportable La moitiée de la classe estime que l'ambiance thermique n'est pas supportable Légèrement inconfortable Inconfortable Très inconfortable OUI NON 42 extérieure 16 autres Parfois 46 ventilation 9 4 couloirs 3 12 6 31 personnes présentes difficilement 54 50 64 mobilier moyennement 12 Désagréable 9 36 machinerie nettement 40 57 60 43 Insupportable 6 5 insupportable pas du tout insupportable 12 Agréable 77 très dérangeant 38 Non 23 32 dérangeant 13 50 Oui 68 Très dérangeant 17 Dérangeant peu gênant 15 Peu gênant 43 33 Très bruyante Très peu gênant 40 30 20 26 22 Bruyante 40 50 6 80 44 38 très agréable 19 Calme 20 31 agréable 77 très dérangeant 6 8 25 Personnes dans la salle 80 désagréable 4 dérangeant 25 58 Salle adjacente 13 très désagréable peu gênant 19 13 8 Très peu gênant 50 33 20 % reflets 53 Très calme Plus de la moitiée de la classe n'estime pas confortable l'ambiance thermique 0.75 Confortable 0 57.7% 10% 19 80.8% 11.50% 7.7% 0 50.0% Souvent entre 0 et 1 50 Parfois 79 pieds 23 Non 56 tronc Jamais cou/nuque 45 85 NON tête 55 15 OUI Oui 35 Non 65 56 Oui 44 21 Extérieure 81 44 NON 19 Couloir 7 OUI 77 NON 8 23 OUI 100 100 92 21/01/2011 Données général Thermique Olfactif Acoustique Visuel 208 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Annexe 7: Planning du projet et commentaires 209 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT 210 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT 211 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT 212 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT 213 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Annexe 8 : Questionnaire de satisfaction 214 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT 215 21/01/2011 AUDIT ENERGETIQUE ET CONFORT Bibliographie [1] www.wikipedia.fr [2] Hrabovsky Jean - Réglementation thermique RT 2005 : et mesure d'accompagnement : Diagnostic de la performance énergétique Certificat d'économies d'énergie Travaux dans l'existant - Ed. mise à jour, oct. 2003. [3] http://www.patrice-batsalle.com/les-real-publics.php?ins=21 [4] Hrabovsky Jean - Réglementation thermique RT 2005 : et mesure d'accompagnement : Diagnostic de la performance énergétique Certificat d'économies d'énergie Travaux dans l'existant - Ed. mise à jour, oct. 2003. [5] http://www.curbain.be/fr/renovation/information/reglementationacoustique IAC.php 216 21/01/2011
