[PDF] Rapport de Simulation Thermique Dynamique

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Rapport e Simulation Thermique Dynamique Version V6 u 01 Septembre 2016 Deman ée par: ETAM Études

Résultats STD Centre de l'Éducation à l'Environnement FM6E 2

Table des matières Table des matières .................................................................................................................... 2 Table des Figures ..................................................................................................................... 3 1. Introduction ....................................................................................................................... 5

Contexte et objectifs ............................................................................................................... 5

Démarche et standards .......................................................................................................... 5

Résumé de l'étude .................................................................................................................. 7 1.3.1. Outputs .............................................................................................................................. 7 1.3.2. Gain énergétique ............................................................................................................... 8 2. Détails de l'étude ............................................................................................................... 9

Données météorologiques ...................................................................................................... 9

Paramètres du projet ........................................................................................................... 11 3. Modèle de construction ................................................................................................... 12

Modèle de simulation ........................................................................................................... 12

Caractéristiques du bâtiment .............................................................................................. 15

Charge interne ...................................................................................................................... 27 3.3.1. Occupation ...................................................................................................................... 27 3.3.2. Scénario de température de consigne .............................................................................. 27 3.3.3. Scénario de ventilation .................................................................................................... 27

Activité .................................................................................................................................. 27

Eclairage ................................................................................................................................ 30

Système CVC ........................................................................................................................ 31

Eau chaude sanitaire ............................................................................................................ 33 4. Résultats de simulation ................................................................................................... 34

Distribution de températures et humidité .......................................................................... 36 4.1.1. Rez-de-Chaussée ............................................................................................................. 36 4.1.2. Rez-de-jardin .................................................................................................................. 40 4.1.3. Mezzanine ....................................................................................................................... 45

Optimisation du confort ...................................................................................................... 50 4.2.1. Rez-de-chaussée .............................................................................................................. 51 4.2.2. Rez-de-jardin .................................................................................................................. 53 4.2.3. Mezzanine ....................................................................................................................... 57

Conception du chauffage ..................................................................................................... 60

Conception de la climatisation ............................................................................................ 61 4.4.1. Données détaillées : Hall d'entrée .................................................................................. 63 4.4.2. Données détaillées : Bureau directeur ............................................................................ 65 5. Conclusion ....................................................................................................................... 66

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Table des Figures Figure 1: Exigences réglementaires des caractéristiques thermiques de l'enveloppe des bâtiments pour la Zone 1 ............................................................................................................................................................. 6 Figure 2 : Consommation énergétique du bâtiment Option 1 - ASHRAE ..................................................... 7 Figure 3 : Consommation énergétique du bâtiment Option 2 - RTCM ......................................................... 7 Figure 4 : Consommation énergétique du bâtiment Option 3 - Optimisé ...................................................... 7 Figure 5 : Conditions de base extérieures ....................................................................................................... 9 Figure 6 : Distribution des températures sur une année avec un pas horaire ................................................ 10 Figure 7 : Rayonnement solaire sur une année avec un pas horaire ............................................................. 10 Figure 8 : Pression atmosphérique sur une année avec un pas horaire ......................................................... 11 Figure 9 : Calendrier des jours fériés pris en compte ................................................................................... 12 Figure 10 : Bâtiment du CEE modélisé sur DesignBuilder .......................................................................... 13 Figure 11 : Aperçu de la course du soleil ..................................................................................................... 14 Figure 12 : Section transversale du plancher bas .......................................................................................... 16 Figure 13 : Paramètres du plancher bas ........................................................................................................ 16 Figure 14 : Section transversale du plancher intermédiaire .......................................................................... 17 Figure 15 : Paramètres du plancher intermédiaire ........................................................................................ 17 Figure 16 : Section transversale de la toiture ................................................................................................ 18 Figure 17 : Paramètres de la toiture .............................................................................................................. 18 Figure 18 : Section transversale du mur RDJ en soutènement ..................................................................... 19 Figure 19 : Paramètres du mur RDJ en soutènement .................................................................................... 19 Figure 20 : Section transversale du mur RDJ extérieur ................................................................................ 20 Figure 21 : Paramètres du mur RDJ extérieur .............................................................................................. 20 Figure 22 : Section transversale du mur extérieur étage ............................................................................... 21 Figure 23 : Paramètres du mur extérieur étage ............................................................................................. 21 Figure 24 : Section transversale des cloisons structurelles ........................................................................... 22 Figure 25 : Paramètres de la cloison structurelle .......................................................................................... 22 Figure 26 : Section transversale des cloisons non structurelles RDJ ............................................................ 23 Figure 27 : Paramètres des cloisons non structurelles RDJ .......................................................................... 23 Figure 28 : Section transversale cloison non structurelle courante ............................................................... 24 Figure 29 : Paramètres des cloisons non structurelles courantes .................................................................. 24 Figure 30 : Composition des cloisons vitrées ............................................................................................... 24 Figure 31 : Paramètres des cloisons internes vitrées .................................................................................... 25 Figure 32 : Composition de la menuiserie extérieur ..................................................................................... 25 Figure 33 : Composition du vitrage extérieur ............................................................................................... 25 Figure 34 : Paramètres du vitrage ................................................................................................................. 25 Figure 35 : Paramètres de la menuiserie ....................................................................................................... 26 Figure 36 : Composition du vitrage .............................................................................................................. 26 Figure 37 : Performance ................................................................................................................................ 26 Figure 38 : Composition du vitrage ........................................................ Erreur ! Le signet n'est pas défini. Figure 39 : Performance .......................................................................... Erreur ! Le signet n'est pas défini. Figure 40 : Planning d'occupation ................................................................................................................ 27 Figure 41 : Activité métabolique .................................................................................................................. 28 Figure 42 : Propriétés de l'éclairage de référence ......................................................................................... 30 Figure 43 : Propriétés de l'éclairage LED du modèle optimisé .................................................................... 31 Figure 44 : Prédéfinition du système CVC pour les Options 1 et 2 (avec chauffage et climatisation) ........ 32 Figure 45 : Système CVC de référence (Baseline) ....................................................................................... 32 Figure 46 : Prédéfinition du système CVC pour la Version 3 (ventilation mécanique sans chauffage ni climatisation) ................................................................................................................................................. 33 Figure 47 : Système CVC simple avec ventilation mécanique pour le groupe de zones accouplé à une extraction VMC pour les sanitaires ............................................................................................................... 33 Figure 48 : Besoin en eau chaude sanitaire ................................................................................................... 34 Figure 49 : Températures et humidité annuelles du Hall d'entrée ................................................................ 36 Figure 50 : Températures et humidité mensuelles du Hall d'entrée ............................................................. 37

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Figure 51 : Températures et humidité hebdomadaire du Hall d'entrée ........................................................ 37 Figure 52 : Températures et humidité annuelles de la Salle formation e-learning ....................................... 38 Figure 53 : Températures et humidité de la Salle formation e-learning ....................................................... 38 Figure 54 : Températures et humidité annuelles de la Salle modulaire ........................................................ 39 Figure 55 : Températures et humidité semaine d'été de la Salle modulaire ................................................. 39 Figure 56 : Températures et humidité annuelles Sanitaire ............................................................................ 40 Figure 57 : Températures et humidité annuelles Classe verte 1 ................................................................... 40 Figure 58 : Températures et humidité mensuelles Classe verte 1 ................................................................. 41 Figure 59 : Températures et humidité annuelles Classe verte 2 ................................................................... 41 Figure 60 : Températures et humidité mensuelles Classe verte 2 ................................................................. 42 Figure 61 : Températures et humidité annuelles Classe verte 3 ................................................................... 42 Figure 62 : Températures et humidité mensuelles Classe verte 3 ................................................................. 43 Figure 63 : Températures et humidité annuelles Classe verte 4 ................................................................... 43 Figure 64 : Températures et humidité mensuelles Classe verte 4 ................................................................. 44 Figure 65 : Températures et humidité annuelles Cuisine-Cafétéria .............................................................. 44 Figure 66 : Températures et humidité annuelles Régie ................................................................................ 45 Figure 67 : Températures et humidité annuelles Bureau directeur ............................................................... 45 Figure 68 : Températures et humidité hebdomadaire Bureau directeur ....................................................... 46 Figure 69 : Températures et humidité annuelles Loge .................................................................................. 46 Figure 70 : Température et humidité hebdomadaire Loge ............................................................................ 47 Figure 71 : Températures et humidité annuelles Open-space ....................................................................... 47 Figure 72 : Températures et humidité hebdomadaire Open-space ............................................................... 48 Figure 73 : Températures et humidité annuelles Salle de réunion ................................................................ 48 Figure 74 : Températures et humidité hebdomadaire Salle de réunion ........................................................ 49 Figure 75 : Températures et humidité annuelles Sanitaire VIP .................................................................... 49 Figure 76 : Températures et humidité annuelles Sanitaire mezzanine ......................................................... 50 Figure 77 : Distribution de température et heures d'inconfort Hall d'entrée ............................................... 51 Figure 78 : Distribution de température et heures d'inconfort Salle formation e-learning .......................... 51 Figure 79 : Distribution de température et heures d'inconfort Salle modulaire ........................................... 52 Figure 80 : Distribution de température et heures d'inconfort Sanitaire ...................................................... 52 Figure 81 : Distribution de température et heures d'inconfort Circulations ................................................. 53 Figure 82 : Distribution de température et heures d'inconfort Classe verte 1 .............................................. 53 Figure 83 : Distribution de température et heures d'inconfort Classe verte 2 .............................................. 54 Figure 84 : Distribution de température et heures d'inconfort Classe verte 3 .............................................. 54 Figure 85 : Distribution de température et heures d'inconfort Classe verte 4 .............................................. 55 Figure 86 : Distribution de température et heures d'inconfort Cuisine-cafétéria ......................................... 55 Figure 87 : Distribution de température et heures d'inconfort Salle de prière ............................................. 56 Figure 88 : Distribution de température et heures d'inconfort SAS escaliers .............................................. 56 Figure 89 : Distribution de température et heures d'inconfort Bureau directeur .......................................... 57 Figure 90 : Distribution de température et heures d'inconfort Loge VIP ..................................................... 57 Figure 91 : Distribution de température et heures d'inconfort Open-space .................................................. 58 Figure 92 : Distribution de température et heures d'inconfort Régie ........................................................... 58 Figure 93 : Distribution de température et heures d'inconfort Salle de réunion .......................................... 59 Figure 94 : Distribution de température et heures d'inconfort Sanitaire VIP ............................................... 59 Figure 95 : Distribution de température et heures d'inconfort Sanitaire mezzanine .................................... 60 Figure 96 : Températures et pertes thermiques du bâtiment ......................................................................... 60 Figure 97 : Puissances de la conception du chauffage .................................................................................. 61 Figure 98 : Données de confort pour bâtiment ............................................................................................. 61 Figure 99 : Apports internes pour le bâtiment .............................................................................................. 62 Figure 100 : Puissances de conception de la climatisation ........................................................................... 62 Figure 101 : Données confort hall d'entrée .................................................................................................. 63 Figure 102 : Apports internes hall d'entrée .................................................................................................. 64 Figure 103 : Données enveloppe et ventilation hall d'entrée ....................................................................... 64 Figure 104 : Données confort bureau directeur ............................................................................................ 65 Figure 105 : Apports internes bureau directeur ............................................................................................ 65

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1. Introduction

Contexte et objectifs Dans le cadre de la construction du Centre de l'Éducation à l'Environnement (CEE) par la Fondation Mohammed VI pour la Protection de l'Environnement, et de son inscription dans une démarche environnementale exemplaire pour être à l'image de son nom, Be Bio Consulting intervient en tant que bureau d'étude, expertise, et conseil en environnement et construction durable. Dans cette perspective, le bureau d'études ETAM Études a mandaté BE Bio Consulting pour la réalisation d'une Simulation Thermique Dynamique (STD) pour le projet. Le présent rapport présente la démarche de l'étude ainsi que le résumé des résultats obtenus. Le projet Centre de l'Éducation à l'Environnement est situé dans la région de Bouknadel, Maroc, et présente une vitrine de solutions pour mitiger les alertes environnementales ainsi que d'espaces de formation dans le même sens. La présente étude permettra de justifier la performance énergétique du projet par rapport aux exigences de la maîtrise d'ouvrage afin de réaliser un projet exemplaire. Le détail des résultats est joint à ce document, en format html pour plus de transparence. Celui-ci a été généré directement depuis le logiciel DesignBuilder utilisé pour les Simulations Thermiques Dynamiques et reconnu par les organismes internationaux CSTB, BRE, USGBC et ASHRAE.

Démarche et standards Une analyse de l'énergie est réalisée au niveau de l'ensemble des bâtiments par Simulation Thermique Dynamique (STD) sur le Logiciel DesignBuilder V4.5.0.178 basé sur le moteur de calcul EnergyPlus V8.1. L'analyse inclut toutes les énergies d'utilisation finale pour les postes suivants: • Le chauffage • Le Refroidissement et Climatisation • La Production d'eau chaude sanitaire • La Ventilation des locaux pour le chauffage, le refroidissement et la ventilation • Les auxiliaires de Distribution et génération pour le chauffage, le refroidissement et l'eau chaude sanitaire • L'éclairage artificiel des locaux

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Le but de la STD est d'évaluer les consommations d'énergie primaire du bâtiment. La STD intègre les paramètres suivants : • La conception bioclimatique visant à limiter les besoins en chauffage, refroidissement et éclairage artificiel ; • Les performances thermiques de parois verticales et horizontales, opaques et vitrées ; • L'étanchéité à l'air du bâtiment ; • Le Système de chauffage pour le Traitement des locaux • Système de Refroidissement pour le Traitement des locaux • Système de ventilation pour le Traitement des locaux • Système de production d'eau chaude sanitaire • Calorifugeage des gaines de ventilation ; • Isolation des réseaux de chauffage et de refroidissement ; • Puissance d'éclairage artificiel, intérieur et extérieur, pour le confort des usagers et leur sécurité ; • Le système de gestion énergétique du bâtiment ; • La prise en compte des énergies renouvelables. Ce rapport présente les résultats de calcul STD d'un bâtiment de référence Version 1 conforme aux normes ASHRAE, un autre bâtiment de référence Version 2 conforme à la Réglementation Thermique dans la Construction Marocaine, et ceux le projet proposé optimisé en Version 3. Le modèle de simulation est créé selon les derniers dessins de conception détaillés fournis par l'architecte. La version 2 conforme se conforme à la RTCM définie par la loi 47-09 et le décret d'application 2-13-874 et inscrivant Bouknadel dans la Zone 1 avec des exigences suivant la capitale Agadir. Figure 1: Exigences réglementaires des caractéristiques thermiques de l'enveloppe des bâtiments pour la Zone 1

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Résumé de l'étude 1.3.1. Outputs La simulation de la performance énergétique a été faite suivant 3 variantes : Ø Version 1 : bâtiment de référence conforme aux normes de l'ASHRAE Ø Version 2 : bâtiment de référence conforme aux garde-fous de la réglementation thermique marocaine (RTCM) Ø Version 3 : bâtiment optimisé Les résultats obtenus pour les consommations énergétiques sont comme suivant : Figure 2 : Consommation énergétique du bâtiment Option 1 - ASHRAE Figure 3 : Consommation énergétique du bâtiment Option 2 - RTCM Figure 4 : Consommation énergétique du bâtiment Option 3 - Optimisé SANS Brise soleil sur la façade Sud-Est du Hall d'entrée-Salon Figure 5 : Consommation énergétique du bâtiment Option 3 - Optimisé AVEC Brise soleil sur la façade Sud-Est du Hall d'entrée-Salon

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Figure 6 : Consommation énergétique du bâtiment Option 3 - Optimisé AVEC Brise soleil sur la façade Sud-Est du Hall d'entrée-Salon et Skydome en toiture pour l'éclairement naturel de la zone de circulation de la Mezzanine et pour le Nightcooling Voir figure ci-après : Figure 7 : Consommation énergétique du bâtiment Option 3 - Optimisé AVEC Brise soleil sur la façade Sud-Est du Hall d'entrée-Salon et Skydome en toiture pour l'éclairement naturel de la zone de circulation de la Mezzanine et pour le Nightcooling 1.3.2. Gain énergétique Les différents modèles simulés ont permis l'obtention d'un gain énergétique considérable. Ce gain est le plus accentué entre les exigences de la règlementation nationale en vigueur et les performances visées par le bâtiment optimisé et atteint une valeur de : Bâtiment à énergie positive Grace notamment aux 400 m² de panneaux PV et l'Eolienne (option optimisée SANS Brise soleil sur la façade Sud-Est du Hall d'entrée-Salon)

!"#,%#&(&##,()!"#.%#∗100= í µí µí µ% par rapport à l'ASHRAE - 90.1 - 2010 Résultats STD Centre de l'Éducation à l'Environnement FM6E 9

Bâtiment à énergie positive Grace notamment aux 400 m² de panneaux PV et l'Eolienne (option optimisée AVEC Brise soleil sur la façade Sud-Est du Hall d'entrée-Salon) Bâtiment à énergie positive Grace notamment aux 500 m² de panneaux PV, nightcooling et avec éclairage naturel en Mezzanine (Optimisé AVEC Brise soleil sur la façade Sud-Est du Hall d'entrée-Salon et Skydome en toiture pour l'éclairement naturel de la zone de circulation de la Mezzanine et pour le Nightcooling) 2. Détails de l'étude

Données météorologiques Les données météorologiques sont issues de la base de données de l'US Department of Energy. Bouknadel est située, selon le standard ASHRAE dans la zone 3A (Humid Warm) et selon la RTCM dans la zone 1 (réf. Agadir). Les conditions de base extérieures sont de: Été Hiver Température sèche 42,2 °C 1 °C Température humide 23,5 °C Figure 8 : Conditions de base extérieures Les températures de consigne pour les locaux ont été de 20,0 °C pour le chauffage et 26,0 °C pour la climatisation. Les données météorologiques du site extraites du logiciel sont représentées ci-dessous : !"#,%#&(&#",2)!"#.%#∗100= í µí µí µ% par rapport à l'ASHRAE - 90.1 - 2010 !"#,%#&(&%í¿•.%)!"#.%#∗100= í µí µí µ,í µ% par rapport à l'ASHRAE - 90.1 - 2010

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Figure 9 : Distribution des températures sur une année avec un pas horaire Figure 10 : Rayonnement solaire sur une année avec un pas horaire

Résultats STD Centre de l'Éducation à l'Environnement FM6E 11 Figure 11 : Pression atmosphérique sur une année avec un pas horaire

Paramètres du projet Les paramètres d'entrée du projet sont détaillés dans la partie 3. Modèle de construction. Le bâtiment "Centre de l'Éducation à l'Environnement » est de type enseignement et se situe à Bouknadel, Maroc. En ce qui concerne les périodes d'opération du bâtiment, la simulation s'est basé sur l'hypothèse que le centre soit ouvert 6 jours / 7 sauf 9 jours de vacances par an correspondant aux jours fériés d'un calendrier de base Marocain (sans tenir en compte les vacances relatives au calendrier lunaire du fait du changement des dates d'une année à l'autre).

Résultats STD Centre de l'Éducation à l'Environnement FM6E 12 Figure 12 : Calendrier des jours fériés pris en compte 3. Modèle de construction

Modèle de simulation DesignBuilder V4 est utilisé pour modéliser la géométrie 3D du bâtiment définir les différents espaces et zones de CVC. La simulation énergétique est basée sur le programme de simulation énergétique EnergyPlus 8.1 afin de modéliser la performance du bâtiment objet de l'étude. La modélisation du bâtiment prend en considération sa géométrie ainsi que la topologie du terrain et son emplacement géographique. Le bâtiment fut modélisé comme suivant :

Résultats STD Centre de l'Éducation à l'Environnement FM6E 13 Figure 13 : Bâtiment du CEE modélisé sur DesignBuilder

Brises soleil

Le Hall n'est pas exposé à l'ensoleillement direct. Résultats STD Centre de l'Éducation à l'Environnement FM6E 14

10 Octobre 9h 12h 17h 10 Décembre 9h 12h 17h 10 Mars 9h 12h 17h 10 Aout 9h 12h 17h Figure 14 : Aperçu de la course du soleil

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Conception bioclimatique Le projet s'inscrit dans une démarche de développement durable au travers la réalisation d'un projet respectueux de l'environnement et peu consommateur d'énergie. Les dispositions conceptuelles suivantes ont ainsi été intégrées dans le cadre d'une conception bioclimatique du projet proposé : - Orientation du site avec des façades développées Sud-Est et Nord-Ouest, - Mise en place d'une casquette permettant de se protéger du soleil en été et d'en profiter en hier, - Intégration de brises soleil sur les façades vitrées orientées Sud-Est et donnant sur des locaux sensibles ; - L'éclairage naturel est privilégié dans les espaces de circulations (premier rang) et locaux fonctionnels (second rang) ; - Toiture avec un taux de réflexion solaire supérieur à 78% (exigence du LEED). Figure 15 : intégration des brises soleil

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Caractéristiques du bâtiment Pour ce qui est de la composition de l'enveloppe, celle-ci fut choisit conformément aux normes en vigueur pour les Version 1 et 2, et des compositions optimisées en accord avec les préconisations de la maîtrise d'ouvrage pour la Version 3. Les compositions de la Version 3 sont toutefois conformes à la RTCM. Données proposées et performance Image Plancher bas Plancher bas sur terre pleine : Dalle béton de 15 cm avec Isolation thermique en polystyrène extrudée de 4 cm U = 0,658 W/m2-K Figure 16 : Section transversale du plancher bas Figure 17 : Paramètres du plancher bas

Résultats STD Centre de l'Éducation à l'Environnement FM6E 17

Plancher inter-médiaire Plancher intermédiaire: Dalle béton ciré de 10 cm sur un DAS 250, un plénum de 60 cm, et un Placoplatre acoustique de 13 mm U = 0,451 W/m2-K Figure 18 : Section transversale du plancher intermédiaire Figure 19 : Paramètres du plancher intermédiaire

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Toiture Toiture: Une couche d'étanchéité bitumeuse, une isolation en laine de roche haute densité de 7 cm, une couche de mousse isolante R12 et un platelage en bois de sapin de 3 cm U = 0,338 W/m2-K U < 0,65 W/m2-K ✓ Figure 20 : Section transversale de la toiture Figure 21 : Paramètres de la toiture

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Murs Mur Rez-de-jardin en soutènement : Un Placoplatre de 13 mm, de la laine de roche haute densité de 5 cm accompagnée d'une couche d'isolant thermique de laine minérale de 1 cm, du béton armé de 20 cm couvert d'une isolation polystyrène extrudé de 4 cm U = 0,571 W/m2-K U < 1,20 W/m2-K ✓ Figure 22 : Section transversale du mur RDJ en soutènement Figure 23 : Paramètres du mur RDJ en soutènement

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Mur Rez-de-jardin extérieur : Un Placoplatre de 13 mm, de la laine de roche haute densité de 5 cm accompagnée d'une lame d'air de 1 cm, le tout couvert de 20 cm béton armé U = 0,616 W/m2-K U < 1,20 W/m2-K ✓ Figure 24 : Section transversale du mur RDJ extérieur Figure 25 : Paramètres du mur RDJ extérieur

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Mur étage extérieur : Mur en pisé de 80 à 100 cm -> l'option 80 cm a été sélectionnée répondant aux garde-fous de la RTCM. U = 0,665 W/m2-K U < 1,20 W/m2-K ✓ Figure 26 : Section transversale du mur extérieur étage Figure 27 : Paramètres du mur extérieur étage

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Cloisons Cloison structurelle : Béton armé de 16 cm U = 2,490 W/m2-K Figure 28 : Section transversale des cloisons structurelles Figure 29 : Paramètres de la cloison structurelle

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Cloison non structurelle Rez-de-jardin (séparation salles de classe) : Deux couches de Placoplatre de 26 mm séparés d'une isolation en laine de roche en panneau rigide de 5 cm U = 0,653 W/m2-K Figure 30 : Section transversale des cloisons non structurelles RDJ Figure 31 : Paramètres des cloisons non structurelles RDJ

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Cloison non structurelle courante : Deux enduits plâtre de 15 mm sur une brique terre cuite 6 trous de 7 cm. U = 1,630 W/m2-K Figure 32 : Section transversale cloison non structurelle courante Figure 33 : Paramètres des cloisons non structurelles courantes Cloison vitrée : Simple vitrage Stadio extra clair avec une menuiserie aluminium sans rupture de pont thermique. U = 5,778 W/m2-K Figure 34 : Composition des cloisons vitrées

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Figure 35 : Paramètres des cloisons internes vitrées Menui-serie et vitrage Mur rideau double vitrage remplissage argon avec menuiserie en aluminium avec rupture de pont thermique: U = 1,4 * 0,95 + 4,719 * 0,05 Uw = 1,396 W/m2-K U < 3,30 W/m2-K ✓ et FS = 0,34 Figure 36 : Composition de la menuiserie extérieur Figure 37 : Composition du vitrage extérieur Figure 38 : Paramètres du vitrage

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Figure 39 : Paramètres de la menuiserie Afin de réduire la facture et consolider les optimisations de confort, énergétiques, et financières, une option serait d'utiliser un double vitrage à remplissage air au lieu de l'argon pour le mur rideau. En effet, les performances du vitrage choisi dépassent de loin les exigences réglementaires, et il est possible de respecter la réglementation et d'avoir un niveau de confort raisonnable tout en réduisant la facture. Deux types de vitrage sont ainsi proposés. Vitrage du mur rideau Proposition 1 : Mur rideau double vitrage remplissage air (13mm) avec menuiserie en aluminium avec rupture de pont thermique: U = 1,761 * 0,95 + 4,719 * 0,05 U = 1,9089 W/m2-K U < 3,30 W/m2-K ✓ Figure 40 : Composition du vitrage Figure 41 : Performance

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Charge interne La charge interne comprend l'occupation, l'éclairage, et les charges de traitement. Selon ASHRAE 90.1-2010, à la fois d'occupation et les charges d'équipement restent les mêmes pour les 3 Versions. 3.4.1. Occupation L'hypothèse prise en charge comprend une occupation de 10h00 à 16h00 du Lundi au vendredi, suivant le planning ci-dessous : Figure 42 : Planning d'occupation 3.4.2. Scénario de température de consigne Jours Horaires Consigne Été Lundi - Samedi 8h - 18h 20 °C Hiver Lundi - Samedi 8h - 18h 26 °C 3.4.3. Scénario de ventilation Jours Horaires Consigne Année complète Selon occupation 1,3 Vol/h Il faudra noter qu'une ventilation naturelle définie dans la méthode 3CL correspond à un débit de 1.3 vol/h. Cette valeur a été utilisée pour les pièces en contact avec l'air extérieur (toutes les pièces sauf les sanitaires) afin de stimuler un renouvellement d'air par tirage naturel.

Activité L'activité, définit comme suivant, participe aussi aux apports métaboliques du bâtiment.

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Figure 43 : Activité métabolique Figure 44 : Taux d'occupation Classe Verte Figure 45 : Planning occupation Classe Verte

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Figure 46 : Taux d'occupation Salle modulaire Figure 47 : Taux d'occupation Salle de formation / E-Learning Figure 48 : Taux d'occupation Open space/salle de réunion

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Eclairage L'éclairage est autorisé à être différent entre la conception est la situation de référence. Ainsi, les deux modèles de base (Version 1 et 2) sont basés sur un éclairage de référence, alors que le modèle optimisé (Version 3) suit les préconisations de la maîtrise d'ouvrage désirant l'utilisation d'un éclairage de type LED. Figure 49 : Propriétés de l'éclairage de référence

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Figure 50 : Propriétés de l'éclairage LED du modèle optimisé Aussi, la densité de puissance d'éclairage conçue est plus faible dans la plupart des espaces par rapport à la norme ASHRAE 90.1-2010 exigences minimales. En outre, l'occupation et les capteurs d'éclairage naturel permettront de réduire les heures de fonctionnement du système d'éclairage. On peut donc s'attendre à une réduction des coûts de l'énergie dans le cas " Version 3 » pour l'éclairage intérieur.

Système CVC Selon les exigences de la norme ASHRAE 90.1-2010 Annexe G, le système de CVC du modèle de base dépend du type de bâtiment, la surface de plancher climatisée, nombre d'étages et la source de chauffage. Pour les différentes simulations, une ventilation mécanique avec une ventilation mécanique contrôlée (VMC) pour les sanitaires a été choisie. Ceci permettra d'identifier les besoins nécessaires au confort des usagers en terme de ventilation afin d'évaluer les apports d'une ventilation naturelle par la suite. La prochaine version de la STD intégrera la ventilation naturelle comme préconisée par l'architecte et la maîtrise d'ouvrage.

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Figure 51 : Prédéfinition du système CVC pour les Options 1 et 2 (avec chauffage et climatisation) Figure 52 : Système CVC de référence (Baseline)

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Figure 53 : Prédéfinition du système CVC pour la Version 3 (ventilation mécanique sans chauffage ni climatisation) Figure 54 : Système CVC simple avec ventilation mécanique pour le groupe de zones accouplé à une extraction VMC pour les sanitaires

Eau chaude sanitaire Pour les Versions 1 et 2, l'eau chaude sanitaire est fournie par le ballon d'eau schématisé sur la Figure 43. Néanmoins, la consommation d'eau chaude sanitaire est très faible (figure 46). Par conséquent, le modèle

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optimisé de la Version 3 supprime ce mécanisme de chauffe-eau électrique. Toutefois, si le besoin persiste pour chauffer l'eau, la mise en place de panneaux solaires thermiques couvrira ces besoins faibles. Figure 55 : Besoin en eau chaude sanitaire

Les Energies renouvelables :

20 m² de panneaux solaires thermique pour l'ECSS

500 m² de panneaux Photovoltaïques pour l'électricité Suivant les données de l'étude de faisabilité ENR.

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3.9.1. Production de l'énergie électrique : 3.9.2. Production de l'eau chaude solaire :

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4. Résultats de simulation Les résultats se présentent d'une manière détaillée dans les rapports HTML joints à ce rapport. Toutefois, cette partie représente visuellement les courbes de températures et d'humidité relatives à chaque zone afin de guider l'équipe vers un choix d'équipements alliant confort et économie d'énergie. Les résultats des dimensionnements et des puissances nécessaires pour couvrir les besoins de confort sont aussi détaillés dans la partie confort des rapports HTML.

Distribution de températures et humidité Les données du site sont citées auparavant. En ce qui concerne les différentes zones, les données sont les suivantes. Elles ont été simulées annuellement en utilisant un pas horaire et sont par la suite détaillés pour la semaine d'été la plus chaude afin de permettre le dimensionnement des équipements. 4.1.1. Rez-de-Chaussée Figure 56 : Températures et humidité annuelles du Hall d'entrée

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Figure 57 : Températures et humidité mensuelles du Hall d'entrée Figure 58 : Températures et humidité hebdomadaire du Hall d'entrée

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Figure 59 : Températures et humidité annuelles de la Salle formation e-learning Figure 60 : Températures et humidité de la Salle formation e-learning

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Figure 61 : Températures et humidité annuelles de la Salle modulaire Figure 62 : Températures et humidité semaine d'été (15 Juillet au 21 Juillet) de la Salle modulaire

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Figure 63 : Températures et humidité annuelles Sanitaire 4.1.2. Rez-de-jardin Figure 64 : Températures et humidité annuelles Classe verte 1

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Figure 65 : Températures et humidité mensuelles Classe verte 1 Figure 66 : Températures et humidité annuelles Classe verte 2

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Figure 67 : Températures et humidité mensuelles Classe verte 2 Figure 68 : Températures et humidité annuelles Classe verte 3

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Figure 69 : Températures et humidité mensuelles Classe verte 3 Figure 70 : Températures et humidité annuelles Classe verte 4

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Figure 71 : Températures et humidité mensuelles Classe verte 4 Figure 72 : Températures et humidité annuelles Cuisine-Cafétéria

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4.1.3. Mezzanine Figure 73 : Températures et humidité annuelles Régie Figure 74 : Températures et humidité annuelles Bureau directeur

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Figure 75 : Températures et humidité hebdomadaire Bureau directeur Figure 76 : Températures et humidité annuelles Loge

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Figure 77 : Température et humidité hebdomadaire Loge Figure 78 : Températures et humidité annuelles Open-space

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Figure 79 : Températures et humidité hebdomadaire Open-space Figure 80 : Températures et humidité annuelles Salle de réunion

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Figure 81 : Températures et humidité hebdomadaire Salle de réunion Figure 82 : Températures et humidité annuelles Sanitaire VIP

Résultats STD Centre de l'Éducation à l'Environnement FM6E 50 Figure 83 : Températures et humidité annuelles Sanitaire mezzanine

Optimisation du confort Cette partie introduit une représentation des heures d'inconfort par zone. Sur chaque graphe, on retrouve une courbe de distribution de température affichant les niveaux de températures en nombre d'heures à, au-dessus, ou au-dessous de chacun des intervalles sur un pas de 1°C pendant les périodes d'occupation prédéfinies pour le bâtiment.

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4.2.1. Rez-de-chaussée Figure 84 : Distribution de température et heures d'inconfort Hall d'entrée Figure 85 : Distribution de température et heures d'inconfort Salle formation e-learning

Résultats STD Centre de l'Éducation à l'Environnement FM6E 52

Figure 86 : Distribution de température et heures d'inconfort Salle modulaire Figure 87 : Distribution de température et heures d'inconfort Sanitaire

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4.2.2. Rez-de-jardin Figure 88 : Distribution de température et heures d'inconfort Circulations Figure 89 : Distribution de température et heures d'inconfort Classe verte 1

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Figure 90 : Distribution de température et heures d'inconfort Classe verte 2 Figure 91 : Distribution de température et heures d'inconfort Classe verte 3

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Figure 92 : Distribution de température et heures d'inconfort Classe verte 4 Figure 93 : Distribution de température et heures d'inconfort Cuisine-cafétéria

Résultats STD Centre de l'Éducation à l'Environnement FM6E 56

Figure 94 : Distribution de température et heures d'inconfort Salle de prière Figure 95 : Distribution de température et heures d'inconfort SAS escaliers

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4.2.3. Mezzanine Figure 96 : Distribution de température et heures d'inconfort Bureau directeur Figure 97 : Distribution de température et heures d'inconfort Loge VIP

Résultats STD Centre de l'Éducation à l'Environnement FM6E 58

Figure 98 : Distribution de température et heures d'inconfort Open-space Figure 99 : Distribution de température et heures d'inconfort Régie

Résultats STD Centre de l'Éducation à l'Environnement FM6E 59

Figure 100 : Distribution de température et heures d'inconfort Salle de réunion Figure 101 : Distribution de température et heures d'inconfort Sanitaire VIP

Résultats STD Centre de l'Éducation à l'Environnement FM6E 60 Figure 102 : Distribution de température et heures d'inconfort Sanitaire mezzanine Conception du chauffage Figure 103 : Températures et pertes thermiques du bâtiment Résultats STD Centre de l'Éducation à l'Environnement FM6E 61 Figure 104 : Puissances de la conception du chauffage Conception de la climatisation Figure 105 : Données de confort pour bâtiment Résultats STD Centre de l'Éducation à l'Environnement FM6E 62

Figure 106 : Apports internes pour le bâtiment Figure 107 : Puissances de conception de la climatisation

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4.4.1. Données détaillées : Hall d'entrée Figure 108 : Données confort hall d'entrée

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Figure 109 : Apports internes hall d'entrée Figure 110 : Données enveloppe et ventilation hall d'entrée

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4.4.2. Données détaillées : Bureau directeur Figure 111 : Données confort bureau directeur Figure 112 : Apports internes bureau directeur

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5. Conclusion Ce rapport de simulation thermique dynamique est réalisé selon les derniers plans de construction et renseignements fournis. De nombreux paramètres ont été pris en compte afin de préparer le plus fidèlement possible le modèle de simulation énergétique. Les données météo avec des paramètres horaires à variation (température, humidité relative, rayonnement solaire, vent, etc.) ont été utilisées pour modéliser précisément l'environnement extérieur. Le modèle de conception a pris en compte les informations de conception actuelle en ce qui concerne la disposition architecturale et les charges internes. Ce dernier livrable fait objet d'un système CVC complet et intégrant toutes les solutions d'énergies renouvelables. Un modèle 3D détaillé a été créé afin de correspondre le plus fidèlement possible la géométrie du bâtiment conçu et ses zones d'espaces / CVC. Les charges internes, comme l'occupation, éclairage intérieur et les charges de traitement ont été prises en compte. Deux modèles de référence ont été créés afin de se conformer à la fois à la norme ASHRAE 90.1-2010 mais aussi à la nouvelle réglementation thermique dans la construction marocaine (RTCM), et sont utilisés pour la comparaison avec le projet optimisé en Version 6 qui utilise les matériaux de construction du projet réel. La partie résultats des simulations présente les courbes de d'hygrométrie et de température pour chacune des zones comme demandé par l'équipe. Le dimensionnement des équipements a été ajouté pour donner une idée concernant les puissances requises pour garantir le confort. Le rapport final de simulation énergétique montre que le cas du bâtiment optimisé réalise à minima un gain de 135% par rapport à un bâtiment local conforme à la nouvelle règlementation. Ceci justifie les performances exemplaires visées par la maîtrise d'ouvrage.

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