Les solutions pour des « bâtiments à basse consommation d’énergie »

Alain GARNIER après plusieurs années de recherche et de développement avec une équipe pluridisciplinaire, a mis au point un concept global de bâtiment à énergie positive (BEPOS).

Ce concept a fait l’objet d’un dépôt de brevet d’invention pour les 4 typologies de bâtiment suivant :

  • Maisons individuelles, autonomes en énergie.
  • Maisons individuelles groupées, sur réseau de chaleur (ilot énergétique).
  • Bâtiments 2 à 3 niveaux, autonomes en énergie.
  • Bâtiments de 16 à 17 niveaux (inférieur aux IGH), autonomes en énergie ou sur réseau de chaleur (éco-quartier).

L’utilisation des solutions qui suivent sont la propriété exclusive de Alain Garnier ; reproduction strictement interdite ; Alain Garnier exclusive property; duplication strictly prohibited.

Elles font l’objet d’un livre Le bâtiment à énergie positive – Comment maîtriser l’énergie dans l’habitat ?

http://www.eyrolles.com/BTP/Livre/le-batiment-a-energie-positive-9782212132434/

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Du BBC au BEPAS pour en arriver au BEPOS ® en 2020

Consommation conventionnelle d’énergie primaire à ne pas dépasser

  • La réglementation thermique actuelle (RT)
  • Le bâtiment très haute performance énergétique (THPE = RT2005 -20%)
  • Le bâtiment basse consommation (BBC = 50 kWh/m2/an)
  • Le bâtiment passif (BPASS = moins de 15 kWh/m2/an)
  • Le bâtiment à énergie positive (BEPOS = BPASS – production d’énergie)

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Bâtiments à basse consommation : BBC-Effinergie ® dans le neuf

Le projet de loi du Grenelle de l’environnement inscrit le niveau BBC Effinergie comme réglementaire pour 2010-2012. La feuille de route nous imposera une montée en puissance de l’isolation, du rafraîchissement, de la réduction des consommations d’énergie à laquelle nous devront répondre avec des équipements de plus en plus performants et surtout un concept global cohérent contrôlé en permanence par des compteurs.

Bâtiments à basse consommation : BBC-Effinergie ® en réhabilitation

Pour les constructions résidentielles rénovées : Une consommation maximale en énergie primaire de 80 kWh/m²SHON.an, elle comprend le chauffage, le refroidissement, la ventilation, les auxiliaires, la production d’eau chaude et l’éclairage.

Cette consommation est pondérée selon les régions : 80 x (a+b).

Bâtiments à énergie passive : BEPAS-Effinergie ®

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Isolation thermique de l’enveloppe du bâti – Coefficients surfaciques Up – Doc A. GARNIER

Ce bâtiment à architecture bioclimatique devra avoir 40% de ses vitrages orientés Est et Sud avec une paroi double peau amenant à moins de consommation qu’une paroi opaque. La paroi extérieure de ce double peau devra comporter des registres motorisés permettant leur fermeture en hiver et leur ouverture de jour et de nuit en été pour la désurchauffe, avec des postions intermédiaires pour obtenir un éclairage naturel satisfaisant.

Toutes les parois en contact avec l’extérieur seront isolées par l’intérieur sauf celles correspondant à la paroi intérieure du côté de la façade double peau. Celle-ci devra comporter une isolation intérieure avec, du côté double peau, un écran de végétation la protégeant du soleil en été.

L’éclairage sera en majorité naturel et réalisé principalement au moyen de vitrages orientés au Sud. Si la luminosité est insuffisante, on aura recours à l’inclinaison des registres vitrés de la paroi extérieure, lesquels permettront la réflexion de lumière jusqu’au fond des pièces.

Les pièces généralement aveugles telles que l’entrée, le couloir, le WC et la salle de bains seront éclairées par un puits de lumière disposé dans le centre de l’appartement. Il ne pourra en être autrement, car nous devons économiser près de 65% de consommation sur l’éclairage artificiel.

Des impostes vitrées et intégrées aux parois de la circulation permettront le transfert de cette lumière naturelle aux pièces sous exposées à l’éclairage naturel. Lorsque l’éclairage naturel sera insuffisant, nous mettrons en service l’éclairage artificiel au moyen de détecteurs de présence situés dans toutes les pièces.

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Eclairage naturel ≥ 70% du besoin total – Doc A. GARNIER

Bâtiments à énergie positive : BEPOS-Effinergie ®

En ce qui concerne les bâtiments à énergie positive, qui seront la norme au 1er janvier 2021 pour toutes les constructions neuves, la loi Grenelle I à également introduit cette notion dans le même article 4 : « […] sauf exception, une consommation d’énergie primaire inférieure à la quantité d’énergie produite dans ces constructions à partir de sources renouvelables, et notamment le bois – énergie […] ».

La construction d’un BEPOS ne diffère pas fondamentalement du BEPAS en ce qui concerne sa construction en architecture bioclimatique.

La différence va surtout porter sur la production d’énergie électrique, laquelle permettra de compenser la différence entre les 15 kWhep/m2/an du BEPAS et ≤ 0 kWhep/m2/an du BEPOS

On risque pour y parvenir, d’avoir encore un peu plus à renforcer l’isolation et les équipements en ce qui concerne le stockage à plus long terme de l’énergie solaire. Si on ne le fait pas on risque de demander au voisin de nous prêter une partie de son toit pour y déposer nos capteurs photovoltaïques. Ce qui impliquera l’intégration un peu plus poussée des équipements techniques (recherche esthétique et limitation des nuisances).

On recherchera à évacuer un peu plus de chaleur qui pourrait se retrouver piégée en été dans les volumes tampons nous ayant bien servi en hiver. Pour cela on aura recours à notre concept de toiture à double peau ventilée.

On réalisera donc de façon automatique en été :

  • La désurchauffe du volume d’air chaud entre la double paroi grâce à l’inclinaison verticale des dissipateurs situés en bas de pente de la toiture solaire.
  • La désurchauffe du volume d’air chaud piégé dans le volume tampon des combles grâce à l’inclinaison verticale des dissipateurs situés en haut de pente de la toiture solaire accélérant l’effet de cheminée.

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Principe de désurchauffe du BEPOS en été – Doc A. GARNIER

Un accumulateur de chaleur constitué du tampon solaire et de l’hydro accumulation aura une capacité bien plus volumineuse qu’habituellement car son rôle sera de couvrir le manque d’apport solaire sur plusieurs jours (≥ 72 h en BEPOS).

Ces deux tampons : solaire + hydro accumulation, seront réunis au moyen d’un circuit et d’une pompe de transfert de façon à permettre une homogénéisation des deux masses de fluide thermique lorsque l’on aura un gisement solaire intense.

Quand l’ensoleillement sera réduit et qu’en même temps le stockage solaire sera appauvri, on arrêtera la pompe de transfert et l’on aura recours à la pompe à chaleur pour satisfaire les besoins calorifiques. Le rôle du tampon solaire ne sera plus alors que de stocker l’énergie solaire à basse température mais en grande quantité de kWh pour permettre de faire fonctionner la pompe à chaleur avec une meilleure stabilité de la source froide et le meilleur COP possible.

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Schéma de principe de ce que pourrait être une installation fonctionnant entièrement à l’énergie solaire. On n’a pas encore parlé de pompe à chaleur … – Doc A. GARNIER

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