[PDF] dce notice simulation thermique dynamique lot n°18 chauffage

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INEX Phase DCE Janvier 2013

ILOT K LYON CONFLUENCE

Construction d'un ensemble de logements,

bureaux, activités, commerces, parc de stationnement.

LYON - 69

DCE

NOTICE SIMULATION THERMIQUE DYNAMIQUE

LOT N°18

CHAUFFAGE VENTILATION CLIMATISATION DESENFUMAGE MECANIQUE DS/N°10141/2013 Paris, Janvier 2013

INEX BET

16 rue des Haies

75020 PARIS

Tél. 01.43.48.61.41

Fax 01.43.56.83.33

e-mail : contact@inex.fr INEX DCE Chauffage - Ventilation - Climatisation

Désenfumage mécanique ILOT K

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Rédacteur : DS 01/2013 NOTICE SIMULATION THERMIQUE DYNAMIQUE ind. A INEX Phase DCE Janvier 2013

SOMMAIRE

1. Introduction ................................................................................................. 4

1.1. Objet ....................................................................................................................................... 4

1.2. Contenu de l"étude .................................................................................................................. 4

1.3. Objectifs environnementaux .................................................................................................... 4

1.4. Liste des documents de référence ........................................................................................... 4

1.5. Logiciel de simulation .............................................................................................................. 4

2. Hypothèses générales ................................................................................ 5

2.1. Données climatiques ............................................................................................................... 5

2.2. Définition des zones thermiques .............................................................................................. 6

2.3. Modèles 3D ............................................................................................................................. 9

2.4. Caractéristiques thermiques de l"enveloppe .......................................................................... 12

2.4.1 Performances des parois opaques ................................................................................. 12

2.4.2 Performances des menuiseries ...................................................................................... 13

2.4.3 Ponts thermiques ........................................................................................................... 13

3. Scénarios d"utilisation .............................................................................. 14

3.1. Occupation ............................................................................................................................ 14

3.1.1 Bureaux .......................................................................................................................... 14

3.1.2 Logements ..................................................................................................................... 15

3.2. Apports internes .................................................................................................................... 15

3.2.1 Bureaux .......................................................................................................................... 15

3.2.2 Logements ..................................................................................................................... 16

3.3. Ventilation hygiénique ........................................................................................................... 17

3.3.1 Bureaux .......................................................................................................................... 17

3.3.2 Logements ..................................................................................................................... 17

3.4. Ventilation naturelle ............................................................................................................... 19

3.5. Infiltrations ............................................................................................................................. 20

3.6. Chauffage ............................................................................................................................. 21

3.6.1 Bureaux .......................................................................................................................... 21

3.6.2 Logements ..................................................................................................................... 21

3.7. Rafraichissement................................................................................................................... 22

3.8. Occultation ............................................................................................................................ 22

4. Besoins en chauffage et rafraichissement .............................................. 23

4.1. Besoins annuels .................................................................................................................... 23

4.2. Appel de puissance en chaud et en froid ............................................................................... 23

4.3. Evolution journalière du besoin de froid ................................................................................. 25

4.4. Influence sur les besoins de la récupération de chaleur sur air extrait ................................... 26

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4.5. Influence sur les besoins de la température de consigne de chauffage ................................. 26

4.6. Influence sur les besoins du réduit de chauffage dans les logements.................................... 27

5. Etude du confort thermique estivale ....................................................... 28

5.1. Méthodologie ......................................................................................................................... 28

5.2. Etude n°1 : Sans solutions de rafraichissement ..................................................................... 29

5.2.1 Hypothèses .................................................................................................................... 29

5.2.2 Résultats ........................................................................................................................ 29

5.2.3 Analyse / Conclusion ...................................................................................................... 30

5.3. Etude n°2 : Avec solutions de rafraichissement ..................................................................... 31

5.3.1 Hypothèses .................................................................................................................... 31

5.3.2 Résultats ........................................................................................................................ 31

5.3.3 Analyse / Conclusion ...................................................................................................... 32

5.3.4 Variante : ventilation naturelle nocturne dans l"intégralité des logements ....................... 32

6. Conclusion / Recommandations .............................................................. 33

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1. Introduction

1.1. Objet

La présente note a pour objet de présenter les résultats de la simulation thermique dynamique du projet de

construction de l"ilot K à Lyon Confluence.

L"étude a pour but principal d"évaluer les besoins en chauffage des logements et des bureaux, les besoins en

rafraichissement des bureaux et le confort d"été dans les logements et les bureaux

Cette étude fournit par ailleurs des éléments permettant le dimensionnement des systèmes de production de

chaud et de froid.

1.2. Contenu de l"étude

Cette note fournit les éléments suivants :

- Besoins annuels en chauffage pour les logements et les bureaux - Besoins annuels en rafraichissement pour les bureaux - Evolution journalière de l"appel de puissance en chaud et en froid par usage - Evolution annuelle du besoin de chauffage et de rafraichissement

- Impact sur les besoins en chauffage de la récupération d"énergie sur air extrait des bureaux

- Impact sur les besoins en chauffage et l"appel de puissance de la température de consigne - Impact sur les besoins en chauffage et l"appel de puissance du réduit nocturne des logements - Confort d"été dans les logements et les bureaux

1.3. Objectifs environnementaux

Les besoins en chauffage et le confort hygrothermique d"été sont définis par des indicateurs et des objectifs de

résultats par le cahier des charges environnemental de l"aménageur [1] : Besoin en chauffage des logements : < 15 kWh/m².an pour chaque bâtiment Besoin en chauffage des bureaux : < 15 kWh/m².an pour chaque bâtiment

La température intérieure des logements ne dépassera pas 28°C pendant plus de 40 h/an (en

période d"occupation)

La température intérieure des bureaux ne dépassera pas 28°C pendant plus de 80 h/an (en période

d"occupation)

Cependant, étant donné qu"il sera prévu une solution de rafraichissement dans les bureaux, l"objectif de confort à

atteindre se veut plus ambitieux. Il est recherché une température intérieure ne dépassant jamais la limite

d"inconfort de 28°C.

1.4. Liste des documents de référence

Les documents cités dans le cadre de cette étude sont listés ci-après : [1] Cahier des charges de qualité environnemental (HQE), NACARAT, Octobre 2011 [2] Notice réglementaire RT2005, INEX, Janvier 2013 [3] Synthèse sur les hypothèses d"usages et d"occupation des bâtiments, MANASLU, Juin 2012 [4] Note sur la récupération de chaleur sur air extrait des bureaux, INEX, Juillet 2012 [5] Note sur le dimensionnement du stockage d"énergie, INEX, Aout 2012

1.5. Logiciel de simulation

Le logiciel de simulation utilisé est PLEIADES + COMFIE version 3.2.7.1. INEX DCE Chauffage - Ventilation - Climatisation

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2. Hypothèses générales

2.1. Données climatiques

Le projet est situé à Lyon Confluence. Afin de rendre compte des conditions météorologiques au sein de la ville,

nous utilisons les caractéristiques climatiques de Lyon intramuros (issues de données METEONORM) :

Température extérieure minimale -6,4°C

Température extérieure maximale 36,3°C

Température moyenne annuelle 13,8°C

Nombre d"heures de dépassement de 30°C 171 heures Nombre d"heures de dépassement de 28°C 320 heures Tableau 1 : Caractéristiques climatiques principales - Lyon intramuros Figure 1 : Courbe de la température extérieure sur une année

2.1. Surfaces de référence

Les surfaces de références utilisées pour le calcul des ratios sont données ci-dessous. A la différence du calcul

réglementaire RT 2005, les surfaces ci-dessous sont conformes aux surfaces SHON données par l"architecte.

Bâtiment SHON archi [m²]

K1 logements 1 426

K2 logements 1 249

K3 bureaux 1 639

K4 logements 1 509

K5 logements 1 731

K5 bureaux 2 566

K6 logements 861

K6 bureaux 988

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2.2. Définition des zones thermiques

Une zone thermique correspond à un ensemble de locaux dont les scenarios de fonctionnement sont identiques.

Dans le cadre de cette étude, la simulation a porté sur l"ensemble des bâtiments du projet. Le découpage en

zone des bâtiments d"habitation a été réalisé à l"échelle d"un logement. Les bureaux ont été découpés à l"échelle

d"un étage en fonction de l"occupation attendue des futurs preneurs.

Bâtiment Zones Orientation Surface

m²

K1 R+1 - T3.1 Sud 66

K1 R+1 - T3.2 Sud-Est 59

K1 R+1 - T4 Ouest 83

K1 R+1 - T5 Nord-Est 96

K1 R+2 - T3.1 Sud 66

K1 R+2 - T3.2 Sud-Est 69

K1 R+2 - T4 Ouest 83

K1 R+2 - T5 Nord-Est 96

K1 R+3 - T3.1 Sud 66

K1 R+3 - T3.2 Sud-Est 69

K1 R+3 - T4 Ouest 83

K1 R+3 - T5 Nord-Est 97

K1 R+4 - T3.1 Sud 66

K1 R+4 - T3.2 Sud-Est 69

K1 R+4 - T4.1 Ouest 83

K1 R+4 - T4.2 Nord-Est 81

K1 Hall + Escaliers Toutes orientations 124

K1 Circulations Toutes orientations 92

K2 R+1 - T1 Est 34

K2 R+1 - T2 Sud-Ouest 41

K2 R+1 - T3 Ouest 64

K2 R+1 - T5 Nord 105

K2 R+2 - T1 Nord-Est 38

K2 R+2 - T2 Sud-Ouest 41

K2 R+2 - T3.1 Ouest 64

K2 R+2 - T3.2 Nord 66

K2 R+2 - T3.3 Sud-Est 72

K2 R+3 - T1 Nord-Est 38

K2 R+3 - T2 Sud-Ouest 41

K2 R+3 - T3.1 Ouest 64

K2 R+3 - T3.2 Nord 66

K2 R+3 - T3.3 Sud-Est 72

K2 R+4 - T2 Sud-Ouest 42

K2 R+4 - T3.1 Ouest 64

K2 R+4 - T3.2 Nord 68

K2 R+4 - T3.3 Sud-Est 72

K2 Circulation Toutes orientations 87

K2 Hall + Escaliers Toutes orientations 123

K3 R+4 - Bureaux Toutes orientations 192

K3 R+4 - Salle de réunion Zone interne 40

K3 R+5 - Bureaux Toutes orientations 192

K3 R+5 - Salle de réunion Zone interne 40

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Bâtiment Zones Orientation Surface

m²

K3 R+6 - Salle de réunion Zone interne 39

K3 R+7 - Bureaux Toutes orientations 283

K3 R+7 - Salle de réunion Zone interne 39

K3 R+8 - Bureaux Toutes orientations 192

K3 R+8 - Salle de réunion Zone interne 19

K3 Sanitaires Toutes orientations 87

K3 Escaliers / Circulations Toutes orientations 378

K3 Hall bureau chauffé Toutes orientations 63

K4 R+4 - T3.1 Ouest 74

K4 R+4 - T3.2 Nord- Ouest 64

K4 R+4 - T4.1 Sud 90

K4 R+4 - T4.2 Est 85

K4 R+5 - T3.1 Ouest 74

K4 R+5 - T3.2 Nord- Ouest 64

K4 R+5 - T4.1 Sud 90

K4 R+5 - T4.2 Est 85

K4 R+6 - T3.1 Ouest 74

K4 R+6 - T3.2 Nord- Ouest 64

K4 R+6 - T4.1 Sud 90

K4 R+6 - T4.2 Est 85

K4 R+7 - T3.1 Ouest 74

K4 R+7 - T3.2 Nord- Ouest 64

K4 R+7 - T3.3 Est 74

K4 R+7 - T4.1 Sud 90

K4 Circulation Toutes orientations 138

K4 Escalier Toutes orientations 225

K5 R+4 - T2.1 Nord 48

K5 R+4 - T2.2 Est 47

K5 R+4 - T4.1 Ouest 86

K5 R+4 - T4.2 Sud 86

K5 R+4/R+5 - T5.1 Traversant (S-O / N-E) 165

K5 R+4/R+5 - T5.2 Traversant (S-O / N-E) 163

K5 R+5 - T3.1 Nord 70

K5 R+5 - T3.2 Est 70

K5 R+5 - T4.1 Ouest 87

K5 R+5 - T4.2 Sud 86

K5 R+6 - T3.1 Nord-Ouest 73

K5 R+6 - T3.2 Sud-Ouest 67

K5 R+6 - T3.3 Sud-Ouest 67

K5 R+6 - T3.4 Sud-Est 73

K5 R+7 - T1.1 Nord 39

K5 R+7 - T1.2 Est 39

K5 R+7 - T4.1 Ouest / Sud-Ouest 101

K5 R+7 - T4.2 Sud / Sud-Est 101

K5 Escaliers + Ascenseurs Toutes orientations 722 K5 Circulations logements Toutes orientations 126

K5 RDC - Hall bureaux Ouest 64

K5 R+1 - Bureaux K5ab Toutes orientations 446

K5 R+1 - Bureaux K5c Toutes orientations 187

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Bâtiment Zones Orientation Surface

m²

K5 R+2 - Bureaux K5ab Toutes orientations 479

K5 R+2 - Bureaux K5c Toutes orientations 187

K5 R+2 - Salles de réunion Nord 65

K5 R+3 - Bureaux K5ab Toutes orientations 543

K5 Sanitaires Zone interne 121

K6 R+5 - T2.1 Ouest 52

K6 R+5 - T2.2 Nord 56

K6 R+5 - T2.3 Est 53

K6 R+5 - T2.4 Sud 56

K6 R+6 - T2.1 Est 56

K6 R+6 - T2.2 Ouest 56

K6 R+6/R+7 - T3.1 Duplex Nord 74

K6 R+6/R+7 - T3.2 Duplex Sud 73

K6 R+7/R+8 - T5.1 Duplex Nord 145

K6 R+7/R+8 - T5.2 Duplex Sud 145

K6 Circulations / Escaliers Zone interne 258

K6 R+2 - Bureaux Toutes orientations 205

K6 R+2 - Salle de réunion Nord 32

K6 R+3 - Bureaux Toutes orientations 205

K6 R+3 - Salle de réunion Nord 32

K6 R+4 - Bureaux Toutes orientations 205

K6 R+4 - Salle de réunion Nord 32

K6 Sanitaires Zone interne 67

K6 Circulations / Escaliers Zone interne 180

Tableau 2 : Définitions des zones thermiques de l"étude Il est ainsi possible de connaître pour chaque zone : - Le besoin annuel de chauffage et de rafraichissement - La puissance de chaud et de froid heure par heure - La température de la zone heure par heure

Nota 1 : la température calculée par le logiciel Pléiades + Comfie correspond à la température opérative

(moyenne entre la température de l"air et la moyenne de température des parois). Il s"agit de l"indicateur défini par

le référentiel HQE.

Nota 2 : l"emplacement des salles de réunion est conforme aux plans architecte diffusés le 12/07/2012.

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2.3. Modèles 3D

Ci-après sont représentés les modèles 3D de chaque bâtiment avec les masques proches.

Figure 2 : Modèle 3D du plot K1

Figure 3 : Modèle 3D du plot K2

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Figure 4 : Modèle 3D du plot K3

Figure 5 : Modèle 3D du plot K4

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Figure 6 : Modèle 3D du plot K5

Figure 7 : Modèle 3D du plot K6

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2.4. Caractéristiques thermiques de l"enveloppe

2.4.1 Performances des parois opaques

La composition des parois est définie comme suit.

Les éléments non détaillés ci-dessous par rapport à la composition réelle (parement extérieur) n"ont pas d"impact

thermique sur le bâtiment.

Composants (intérieur vers extérieur) Rp

[m²K/W] Up [W/m²K]

Paroi en contact avec l"extérieur Plaque de plâtre de 13 mm (BA 13) 80 mm de polystyrène (λ = 0.030 W/m².K)

Voile béton de 200 mm

140 mm de laine de roche (λ = 0.035 W/m².K) 7.14 0.14

Mur intérieur sur local non chauffé Plaque de plâtre de 13 mm (BA 13) 80 mm de laine de verre (λ = 0.032 W/m².K)

200 mm de béton 2.64 0.38

Plancher bas sur terre-plein 200 mm de béton 120 mm de XPS sous chape (λ= 0.029 W/m².K) 4.24 0.24

Plancher logements sur bureaux 160 mm de XPS sous chape (λ= 0.029 W/m².K)

200 mm de béton 5.62 0.18

Plancher haut sur loggia Dalle béton de 200 mm 160 mm de polyuréthane (λ = 0.024 W/m².K)

Etanchéité 6.90 0.15

Toiture terrasse Dalle béton de 200 mm 200 mm de polyuréthane (λ = 0.024 W/m².K)

Etanchéité 9.09 0.11

Tableau 3 : Caractéristiques des principales parois opaques

Du point de vue de l"inertie thermique, seule la dalle béton du plafond permet de stocker la chaleur et de créer un

déphasage dans la réponse du bâtiment à un brusque changement de température. INEX DCE Chauffage - Ventilation - Climatisation

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2.4.2 Performances des menuiseries

L"ensemble des menuiseries du projet sont en bois avec un double vitrage performant telles que : Coefficient de transmission du vitrage : Ug = 1.1 W/m².K Coefficient de transmission du cadre bois : Uf = 1.77 W/m².K Facteur solaire du vitrage : g = 0.63 Les performances des différentes menuiseries sont indiquées dans le tableau ci-dessous.

Les caractéristiques thermiques données pour les menuiseries sont celles de la baie sans prise en compte des

protections solaires extérieures. Les scenarios incluant les occultations seront détaillées en partie 3.

Type baie Localisation

Largeur

baie

Hauteur

baie

Largeur

vitrage

Hauteur

vitrage RCL Uw Sw [mm] [mm] [mm] [mm] [W/m²K] Type 1.1 Logements K1-K2-K4 650 2 380 450 2 100 61% 1.41 0.38 Type 1.2 Logements K1-K2-K4 1 100 2 380 900 2 100 72% 1.34 0.45 Type 1.3 Logements K1-K2-K4 2 450 2 380 1 800 2 100 65% 1.39 0.41 Type 1.4 Logements K1-K2-K4 3 800 2 380 2 700 2 100 63% 1.40 0.39 Type 2.1 Logements K5 650 2 380 450 2 100 61% 1.42 0.38 Type 2.2 Logements K5 1 100 2 380 900 2 100 72% 1.36 0.45 Type 2.3 Logements K5 2 450 2 380 1 800 2 100 65% 1.40 0.41 Type 2.4 Logements K5 3 800 2 380 2 700 2 100 63% 1.41 0.39 Type 3.1 Logements K6 650 2 700 450 2 400 62% 1.41 0.39 Type 3.2 Logements K6 1 100 2 700 900 2 400 73% 1.34 0.46 Type 3.3 Logements K6 2 450 2 700 1 800 2 400 65% 1.38 0.41 Type 3.4 Logements K6 3 800 2 700 2 700 2 400 63% 1.40 0.40 Type 4.1 Bureaux K3 650 2 700 450 2 400 62% 1.42 0.39 Type 4.2 Bureaux K3 1 100 2 700 900 2 400 73% 1.36 0.46 Type 5.1 Bureaux K5-K6 650 2 860 450 2 600 63% 1.39 0.40 Type 5.2 Bureaux K5-K6 1 100 2 860 900 2 600 74% 1.32 0.47

Tableau 4 : Caractéristiques des menuiseries

Nota 1 : les dimensions des menuiseries considérées sont les dimensions hors-tout du cadre sans prendre en

compte l"imposte isolée de 22 cm (entre le haut du vitrage et la dalle).

Nota 2 : les performances des menuiseries prennent en compte les ponts thermiques de liaison paroi opaque /

menuiserie tels que calculés par Manaslu.

2.4.3 Ponts thermiques

L"ensemble des ponts thermiques du projet ont été calculés par Manaslu (document [2]). INEX DCE Chauffage - Ventilation - Climatisation

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3. Scénarios d"utilisation

Le fonctionnement des locaux est un paramètre déterminant pour la simulation thermique dynamique. Il faut donc

proposer des scenarios les plus proches possibles de l"utilisation future des bâtiments. Les différents

facteurs influant sont l"occupation des locaux (occupation maximale et taux d"occupation), les apports de

chaleurs, la ventilation mécanique, la ventilation naturelle et les protections solaires.

3.1. Occupation

Les profils d"occupation ont été définis en accord avec la Maîtrise d"Ouvrage (cf. document [3]).

3.1.1 Bureaux

L"occupation maximale des bureaux est fixée à 1 personne pour 14 m² de surface utile, en incluant les

circulations autour du noyau. L"occupation maximale des salles de réunion est basée sur 1 personne pour 2 m²

de surface utile.

Les taux d"occupation sont variables au cours de la journée, mais également au cours de l"année. Les tableaux

suivants rassemblent les pourcentages d"occupation.

Période du 01/01 au 30/06 du 01/07 au 14/07 du 15/07 au 15/08 du 16/08 au 30/08 du 01/09 au 31/12 Week end

de 0h à 7h 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% de 7h à 8h 27.0% 24.0% 21.0% 24.0% 27.0% 0.0% de 8h à 9h 45.0% 40.0% 35.0% 40.0% 45.0% 0.0% de 9h à 12h 75.6% 67.2% 58.8% 67.2% 75.6% 0.0% de 12h à 14h 30.6% 27.2% 23.8% 27.2% 30.6% 0.0% de 14h à 18h 75.6% 67.2% 58.8% 67.2% 75.6% 0.0% de 18h à 19h 30.6% 27.2% 23.8% 27.2% 30.6% 0.0% de 19h à 20h 22.5% 20.0% 17.5% 20.0% 22.5% 0.0% de 20h à 24h 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% Tableau 5 : Profil d"occupation des bureaux (1 personne pour 14 m²)

Période Semaine Week end

de 0h à 7h 0% 0% de 7h à 8h 0% 0% de 8h à 9h 0% 0% de 9h à 12h 50% 0% de 12h à 14h 0% 0% de 14h à 18h 50% 0% de 18h à 19h 50% 0% de 19h à 20h 0% 0% de 20h à 24h 0% 0% Tableau 6 : Profil d"occupation des salles de réunion (1 personne pour 2 m²) INEX DCE Chauffage - Ventilation - Climatisation

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Rédacteur : DS 01/2013 NOTICE SIMULATION THERMIQUE DYNAMIQUE ind. A INEX Phase DCE Janvier 2013

Période Semaine Week end

de 0h à 7h 0% 0% de 7h à 8h 20% 0% de 8h à 9h 5% 0% de 9h à 12h 20% 0% de 12h à 14h 5% 0% de 14h à 18h 20% 0% de 18h à 19h 10% 0% de 19h à 20h 2% 0% de 20h à 24h 0% 0% Tableau 7 : Profil d"occupation du hall des bureaux (1 personne pour 10 m²)

3.1.2 Logements

L"occupation des logements sociaux et en accession est basée sur un taux moyen de 1 personne pour 25 m². Le

profil de présence est défini comme suit :

Période Semaine Week end

de 0h à 9h 100 % 100 % de 9h à 18h 20% 100 % de 18h à 24h 100 % 100 %quotesdbs_dbs31.pdfusesText_37

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