formation bâtiment durable - bruxelles environnement...2016/10/13 · 4 points de repère cadre...
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Bruxelles Environnement
GRANDS PRINCIPES DE CONCEPTION D’UN BÂTIMENT
PEU ÉNERGIVORE/PASSIF
Anne-Laure MAERCKX
CENERGIE
Formation Bâtiment Durable :
Bâtiment durable de A à Z
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2
Objectif(s) de la présentation
● Connaître les niveaux de performances
énergétiques des bâtiments et les principes les
définissant
● Connaître les points d’action les plus importants
pour atteindre ces niveaux et intégrer ces points
dans le processus de conception
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3
● Points de repères – niveaux et normes
● Isolation
● Étanchéité à l’air
● Optimisation de l’éclairage naturel
● Gestion du risque de surchauffe
● Conclusions
Plan de l’exposé
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4
Points de repère
● Cadre réglementaire: la PEB
● Cadre volontaire:
► Basse énergie
► Très basse énergie
► Passif
► NZEB
● Labellisation Bâtiment durable
► Breeam
► Leed
► HQE
► Ref-b
► Valideo
► …
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Points de repère: la PEB
Réglementation en vigueur – la PEB en 2015
► Changement des procédures PEB
› Raisonnement en termes d’unité PEB (et plus de bâtiment PEB)
› Unité en Rénovation Lourde si travaux > 50% surfaces déperdition
› UN, UAN, URL, URS
► Réglementation PEB à partir de 2015
› Sur base du critère passif
› Apparition de BNEch, BNEfr, CEP
● Plus d’information
► http://www.environnement.brussels/thematiques/batiment/la-
performance-energetique-des-batiments-peb
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Critères PEB - UN
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Critères PEB - UAN
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Critères PEB– URL et URS
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La PEB: Récapitulatif
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Niveaux de performances
Différents niveaux de performances énergétiques
sont définis
● Basse énergie
● Très basse énergie
● Passif certificat
● NZEB
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Niveaux de performances
Différents niveaux, fonction
● de l’affectation (tertiaire vs logement)
● des besoins nets de chauffage
● des besoins en énergie primaire (chauffage, ECS,
auxiliaires électriques)
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Niveaux de performances
Critère Unité logement tertiaire
Besoins nets en énergie de chauffage kWh/m².an 60 45
Besoins nets en énergie de
refroidissement
[kWh/m².an]
Etanchéité à l’air n50 [vol/h] - -
Risque de surchauffe (>25°C) % - -
Critère énergie primaire (EP) [kWh/m².an] 150
Critères 2015 pour le basse énergie (primes en Région Bruxelloise)
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Niveaux de performances
Critère Unité logement tertiaire
Besoins nets en énergie de chauffage [kWh/m².an] 30 30
Besoins nets en énergie de
refroidissement
[kWh/m².an]
Etanchéité à l’air n50 [vol/h] - -
Risque de surchauffe (>25°C) % - -
Critère énergie primaire (EP) [kWh/m².an] 95
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Critères 2015 pour le basse énergie (primes en Région Bruxelloise)
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Niveaux de performances
Critère Unité logement tertiaire
Besoins nets en énergie de chauffage [kWh/m².an] 15 15
Besoins nets en énergie de
refroidissement
[kWh/m².an]
- 15
Etanchéité à l’air n50 [vol/h] 0,6 0,6
Risque de surchauffe (>25°C) % 5 5
Critère énergie primaire (EP) [kWh/m².an] -
90 – 2,5 *
C
Critères pour la certification passive
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Niveaux de performances
Critère Unité logement tertiaire
Besoins nets en énergie de
chauffage
[kWh/m².an] 15 ou X 15 ou X
Besoins nets en énergie de
refroidissement
[kWh/m².an]
- -
Etanchéité à l’air n50 [vol/h] 0,6 0,6
Risque de surchauffe (>25°C) % 5 5
Critère énergie primaire (EP) [kWh/m².an] 45 + 1,2 * (X
– 15)
95 – 2,5 * C +
1,2 * (X – 15)
Critères pour la prime passive en RBC
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Niveaux de performances
NZEB
● Code bruxellois Air Climat Energie (COBRACE)
● Article 2.1.1
• 8° « Consommation « zéro énergie »» : consommation d’énergie nulle ou très faible, obtenue grâce à une efficacité énergétique élevée, et qui devrait être couverte dans une très large mesure par de l’énergie produite à partir de sources renouvelables, notamment l’énergie produite à partir de sources renouvelables sur place ou à proximité ;
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Objectif : labellisation ou certification ? ● Qualité environnementale d’un projet
► Validation par un intervenant extérieur sur des critères multiples
● Reconnaissance
► assurer une visibilité de la qualité environnementale du bâtiment vis-à-
vis de l’extérieur
● Valorisation
► Cette garantie peut représenter un atout important dans le cadre d’une
valorisation immobilière (financiers, investisseurs)
Exemples :
future certification Belge (Ref-b), Validéo, BREEAM, LEED, HQE
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Le Trias Energetica Diminuer la demande
-
Travail de l’enveloppe
Utiliser des sources
d’énergie renouvelable
Utiliser les énergie fossiles
de façon rationnelle
= Assurer le confort thermique,respiratoire et visuel
au moindre coût énergétique
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Case study: Aéropolis II
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Aéropolis II: Concept énergétique
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Objectif 1: diminuer les pertes par transmission
► Assurer une bonne compacité
► Haut niveau de performances
› des parois opaques
› des fenêtres
► Gérer les ponts thermiques
Objectif 2: diminuer les pertes par infiltration
► Assurer une bonne étanchéité à l’air
Objectif 3: optimiser les apports solaires et l’éclairage naturel
► Orientation et surface des fenêtres
► Performances des vitrages
Limiter les besoins de chaleur
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Compacité C = volume chauffé [m] = 3,5
Surface de déperdition
Volume chauffé important + forme compacte
Case study: Aéropolis II
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Objectif 1: diminuer les pertes par
transmission
► Assurer une bonne compacité
● Compacité C = volume chauffé [m]
Surface de déperdition
● ↓ surfaces de déperdition = ↑ la compacité
Limiter les besoins de chaleur
1. Pertes par tranmission
[081_Archives] – Yvan Glavie
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Objectif 1: diminuer les pertes par transmission
► Assurer une bonne compacité
► Haut niveau de performances
› des parois opaques
› des fenêtres
► Gérer les ponts thermiques
Objectif 2: diminuer les pertes par infiltration
► Assurer une bonne étanchéité à l’air
Objectif 3: optimiser les apports solaires et l’éclairage naturel
► Orientation et surface des fenêtres
► Performances des vitrages
Limiter les besoins de chaleur
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Performances des parois
Objectif de performance
énergétique
Passif (certification)
Façades U = 0,09 à U = 0,14 W/m²K Résol: 20 à 22,5 cm
Laine minérale: 2,5 à 10 cm
Toiture U = 0,15 W/m².K PIR: 17 cm
Dalle de sol U = 0,15 W/m².K Résol: 13 cm
Fenêtres Triple vitrage U = 0,6 W/m².K,
Châssis: Uf = 1,5 W/m².K
25 Façades préfabriquées,
livrées isolées sur chantier
Isolation de la dalle de sol
Case study: Aéropolis II
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Objectif 1: diminuer les pertes par
transmission
► Haut niveau de performances
› des parois opaques
› des fenêtres
► Gérer les ponts thermiques
● U = λ/d [W/m².K]
► Où U = coefficient de transmission
thermique, caractérise le niveau de
performance de la paroi
► Où λ = coefficient de conduction
thermique d’un matériau [W/mk]
► Où d = épaisseur du matériau [m]
Matériau Valeur λ
[W/m.K](formulaire de
primes IBGE)
Cellulose 0,037 à 0,045
Liège 0,032 à 0,045
Laine minérale 0,031 à 0,044
Polystyrène
expansé (EPS)
0,031 à 0,045
Polyuréthane
(PUR)
0,023 à 0,029
Limiter les besoins de chaleur
1. Pertes par tranmission
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27
● Niveau de performance thermique des parois à définir en
fonction de l’objectif énergétique à atteindre
(Très) Basse énergie Passif
Valeur U parois opaques
(indicatif)
0,20 W/m².K
12 cm PUR ou 20 cm cellulose
0,10 W/m²K
28 cm PUR ou 40 cm cellulose
Fenêtres Double vitrage + châssis performant
Triple vitrage + châssis passif
Triple vitrage + châssis passif
Limiter les besoins de chaleur
1. Pertes par tranmission
[029_V_Woestyn] [117_Kessels]
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Objectif 1: diminuer les pertes par transmission
► Assurer une bonne compacité
► Haut niveau de performances
› des parois opaques
› des fenêtres
► Gérer les ponts thermiques
Objectif 2: diminuer les pertes par infiltration
► Assurer une bonne étanchéité à l’air
Objectif 3: optimiser les apports solaires et l’éclairage naturel
► Orientation et surface des fenêtres
► Performances des vitrages
Limiter les besoins de chaleur
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29
Etanchéité à l’air n50 = 0,6 h-1
Etanchéité horizontale
des trémies techniques
entre niveaux 0 et -1
Etanchéité en
toiture Etanchéité des
éléments de façade
et connection façade /
gros-oeuvre
Case study: Aéropolis II
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30
Objectif 2: diminuer les pertes par
infiltration
► Assurer une bonne étanchéité à
l’air
● Indicateurs:
► V50 [m³/h] peu utilisé
► v50 [m³/h.m²] utilisé dans la PEB
► n50 [vol/h] utilisé dans le PHPP
Indicateur Valeurs clés
V50 -
v50 12
n50 0,6 (passif)
1,0 - 3 ((très) basse énergie)
7,8 (valeur par défaut)
Limiter les besoins de chaleur
2. Pertes par infiltration
[051_Huberti]
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31
► Déterminer le volume à étanchéifier
› Limite du volume étanche à l’air
› Position de la barrière étanche dans les
parois
► Choix et positionnement des installations
techniques (exutoires de fumées, cages
d’escaliers, ascenseurs)
► Choix de la nature de l’étanchéité à l’air
› Panneaux OSB, membranes, … pour les
ossatures bois
› Plafonnages, béton coulé,… pour les
constructions massives
Exemple de définition de la barrière étanche à l’air
Source : MATRIciel
Limiter les besoins de chaleur
2. Pertes par infiltration
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32
► Etude des détails à risque
› Portes, châssis (classes d’étanchéité)
› Jonctions
– Murs - châssis
– Murs - toitures
› Etanchéité des parois
› Techniques spéciales: ventilation, chauffage,
refroidissement, électricité, …
› …
► Mise en oeuvre et coordination des travaux
► Mesures (test d’étanchéité)
› Vérification du niveau d’étanchéité à l’air
atteint
› Mesures en cours de chantier (avant les
finitions)
› Mesures finales
Limiter les besoins de chaleur
2. Pertes par infiltration
Source : MATRIciel
Source : MATRIciel
Source: Energie+
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Objectif 1: diminuer les pertes par transmission
► Assurer une bonne compacité
► Haut niveau de performances
› des parois opaques
› des fenêtres
► Gérer les ponts thermiques
Objectif 2: diminuer les pertes par infiltration
► Assurer une bonne étanchéité à l’air
Objectif 3: optimiser les apports solaires et l’éclairage naturel
► Orientation et surface des fenêtres
► Performances des vitrages
Limiter les besoins de chaleur
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34
Apports solaires:
• Ratio vitré/opaque: 21%
• Facteur g = 0,49
• Présence du patio
Case study: Aéropolis II
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35
Objectif 3: optimiser les apports solaires
et l’éclairage naturel
► Orientation et surface des fenêtres
► Performances des vitrages
[046_Droguerie] – Yvan Glavie [040_Aeropolis II] – Cenergie
Limiter les besoins de chaleur
3. Apports solaires
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● Orientation et surfaces:
Orientation Logement Tertiaire
Nord 20% de la surface au sol Optimiser la lumière naturelle
Sud Maximum Max. 20 % de la surface au sol
Est et Ouest 20% de la surface au sol Max. 20 % de la surface au sol
Stratégie Compromis entre “minimiser
les pertes par transmission” et
“maximiser les gains solaires”
Compromis entre “optimiser l’éclairage
naturel” et “limiter les charges solaires”
Source: Formation Passif et (très) basse
énergie - Ecorce
Limiter les besoins de chaleur
3. Apports solaires
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● Performances des vitrages:
► Ug = coefficient de transmission
thermique d’un vitrage [W/m².K]
► Facteur solaire = fraction de l’énergie
solaire qui traverse la paroi par rapport à
l’énergie incidente [-]
= Fs, g
► Transmission lumineuse = part du flux
lumineux qui traverse un vitrage dans le
spectre visible [%]
Source: www.maisonpassive.be Source: Formation Passif et (très) basse énergie - Ecorce
Limiter les besoins de chaleur
3. Apports solaires
![Page 37: Formation Bâtiment Durable - Bruxelles Environnement...2016/10/13 · 4 Points de repère Cadre réglementaire: la PEB Cadre volontaire: Basse énergie Très basse énergie Passif](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071109/5fe3a54b884a4b592a375e56/html5/thumbnails/37.jpg)
Limiter les besoins de
refroidissement
39
Objectif 1: limiter les charges solaires
► Orientation et surface du vitrage
► Protections solaires
Objectif 2: limiter les charges internes
► Eclairage
Objectif 3: Permettre un refroidissement passif
► Assurer une grande inertie thermique
► Permettre une ventilation naturelle
![Page 38: Formation Bâtiment Durable - Bruxelles Environnement...2016/10/13 · 4 Points de repère Cadre réglementaire: la PEB Cadre volontaire: Basse énergie Très basse énergie Passif](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071109/5fe3a54b884a4b592a375e56/html5/thumbnails/38.jpg)
40
Protections solaires:
• lamelles extérieures motorisées et automatisées
• g = 0,15
Eclairage:
• présence du patio
• 2 W/m².100 lux
• détection de présence, compensation lumière du jour
Case study: Aéropolis II
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41
Objectif 1: limiter les charges solaires
► Orientation et surface du vitrage
► Protections solaires
● Orientation et surface du vitrage (rappel)
Orientation Logement Tertiaire
Nord 20% de la surface au sol Optimiser la lumière naturelle
Sud Maximum Max. 20 % de la surface au sol
Est et Ouest 20% de la surface au sol Max. 20 % de la surface au sol
Stratégie Compromis entre “minimiser
les pertes par transmission” et
“maximiser les gains solaires”
Compromis entre “optimiser l’éclairage
naturel” et “limiter les charges solaires”
Limiter les besoins de
refroidissement
1. Charges solaires
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42
● Protections solaires
► Prise en compte du facteur solaire combiné vitrage +
protections solaires
► Protections solaires fixes
► Protections solaires extérieures mobiles
› Ecrans
› Lamelles
► Vitrage solaire
► Protections solaires intérieures et naturelles: peu
efficaces/pas de contrôle
Limiter les besoins de
refroidissement
1. Charges solaires
[009_Nys]
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43
Protections
solaires
g
LTA
Avantages Inconvénients
Fixe • Bonne protection
solaire
• Peu/Pas d’entretien
• Longue durée de vie
• Investissement limité si
intégration à l’architecture
• Efficacité en façade sud uniquement
• Peu/pas flexible
• Aucune protection contre
rayonnement diffus
Vitrage solaire g = 0,1…0,45
LTA = 0,1… 0,45
Spectral sélectif:
g = 0,17…0,43
LTA = 0,3…0,7
• Bon marché
• Pas d’entretien
• Longue durée de vie
• Vue dégagée vers
l’extérieur
• Solution pratique en
rénovation
• Effet de réflexion
• Pas de régulation
• Diminution des gains solaires en
hiver
• Faible transmission lumineuse toute
l’année
Limiter les besoins de
refroidissement
1. Charges solaires
LTA = coefficient de transmission lumineuse
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44
Protections
solaires
g
LTA
Avantages Inconvénients
Ecrans/screens g = 0,07…0,4
LTA = 0,07… 0,4
• Grande plage facteur
solaire
• Réglable
• Peu cher pour une
protection solaire
mobile
• Anti-ébouissement
• Faible LTA si faible g
• Peu de transparence
• Entretien/remplacement des moteurs
• Sensible au vent
Lamelles
g = 0,15
LTA = 0,5
• Réglable
• Grand LTA pour faible g
• Visibilité vers l’extérieur
• Moins sensible au vent
• Coûteux
• Entretien/remplacement des moteurs
• Nettoyage des lamelles
Limiter les besoins de
refroidissement
1. Charges solaires
![Page 43: Formation Bâtiment Durable - Bruxelles Environnement...2016/10/13 · 4 Points de repère Cadre réglementaire: la PEB Cadre volontaire: Basse énergie Très basse énergie Passif](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071109/5fe3a54b884a4b592a375e56/html5/thumbnails/43.jpg)
45
Objectif 2: limiter les charges internes
► Eclairage
► Bureautique
► Occupation
● Eclairage
► Max 10 W/m² pour les bureaux
► Eclairage TL haute performance avec ballast
électronique
► Eviter éclairage halogène et à incandescence
► Régulation: Compensation lumière du jour et
détection de pésence/absence
Limiter les besoins de
refroidissement
2. Charges internes
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Limiter les besoins de
refroidissement
46
Objectif 1: limiter les charges solaires
► Orientation et surface du vitrage
► Protections solaires
Objectif 2: limiter les charges internes
► Eclairage
Objectif 3: Permettre un refroidissement passif
► Assurer une grande inertie thermique
► Permettre une ventilation naturelle
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47
Night cooling:
• Accessibilité de la masse thermique
• Ouvrants motorisés en façade
• 5 vol/h
Case study: Aéropolis II
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48
Puits canadien:
• 4 x 40 m de conduites enterrées
• Pré-refroidissement / pré-chauffe de l’air entrant
Case study: Aéropolis II
![Page 47: Formation Bâtiment Durable - Bruxelles Environnement...2016/10/13 · 4 Points de repère Cadre réglementaire: la PEB Cadre volontaire: Basse énergie Très basse énergie Passif](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071109/5fe3a54b884a4b592a375e56/html5/thumbnails/47.jpg)
49
Objectif 3: Permettre un refroidissement
passif
► Assurer une grande inertie thermique
► Permettre une ventilation naturelle
● Inertie thermique = capacité d’un
matériau à accumuler de la chaleur ou de
la fraicheur, puis à la restituer
Limiter les besoins de
refroidissement
3. Refroidissement passif
[040_Aeropolis II]
![Page 48: Formation Bâtiment Durable - Bruxelles Environnement...2016/10/13 · 4 Points de repère Cadre réglementaire: la PEB Cadre volontaire: Basse énergie Très basse énergie Passif](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071109/5fe3a54b884a4b592a375e56/html5/thumbnails/48.jpg)
50
Assurer une grande inertie thermique
► Privilégier une structure portante lourde
► Préserver l’accessibilité à la masse thermique
► Choisir des éléments de finition peu isolants
► Vérifier le confort d’été par simulation
dynamique (prise en compte du concept de
déphasage)
Limiter les besoins de
refroidissement
3. Refroidissement passif
[040_Aeropolis II]
[065_Marly]
![Page 49: Formation Bâtiment Durable - Bruxelles Environnement...2016/10/13 · 4 Points de repère Cadre réglementaire: la PEB Cadre volontaire: Basse énergie Très basse énergie Passif](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071109/5fe3a54b884a4b592a375e56/html5/thumbnails/49.jpg)
51
Permettre une ventilation naturelle
► Free-cooling: rafraichissement par un apport
supplémentaire d’air extérieur en journée, en
plus de la ventilation hygiénique (+/- 2 vol/h)
► Night-cooling: rafraîchissement nocturne à haut
débit (+/- 5 à 10 vol/h)
► Inertie thermique indispensable
► Apport via des ouvrants en façade (motorisés
ou non)
► Extraction: effet cheminée ou extracteurs en
toiture
Limiter les besoins de
refroidissement
3. Refroidissement passif
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● Le travail de l’enveloppe
constitue la base des bâtiments
énergétiquement performants
► Optimisation de l’enveloppe pour
limiter les besoins de chaleur
► Optimisation de l’enveloppe pour
limiter les besoins de froid
► Optimisation pour permettre le
refroidissement passif
► Optimisation pour permettre la mise
en place de systèmes techniques
énergétiquement efficaces
Voir la présentation suivante
52
Diminuer la demande
-
Travail de l’enveloppe
Utiliser des sources
d’énergie renouvelable
Utiliser les énergie fossiles
de façon rationnelle
Conclusions
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53
● Les Batex sur le site de Bruxelles Environnement: http://www.environnement.brussels/thematiques/batiment/sinspirer-
des-batiments-exemplaires
Outils, sites internet, etc… intéressants :
Références Guide Bâtiment durable :
● Thématique Energie du Guide Bâtiment
durable
http://www.guidebatimentdurable.brussels
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54
Ce qu’il faut retenir de l’exposé
● Avant tout, se fixer un niveau de performances à
atteindre
► (Très) Basse énergie? Passif? NZEB?
● Ensuite, développer une (des) stratégie(s) pour y
arriver
► Le travail sur l’enveloppe est préliminaire à toute autre
intervention.
► Ce travail porte sur:
› L’isolation / la compacité (valeurs U, compacité C)
› L’étanchéité à l’air (n50, v50)
› Les gains solaires / la lumière naturelle
› La limitation des charges externes et internes
› L’inertie
› Les possibilités de ventilation naturelle (ouvrants,…)
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55
Contact
Anne-Laure MAERCKX
Conseillère en construction durable
Coordonnées
: 02/513.96.13
E-mail : [email protected]