Normes SIA 180 et 382/1

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Présentation de Michel Bonvin, conseiller en énergie, dans le cadre du séminaire d'échange : Confort estival - Comment éviter la surchauffer? le 20 novembre 2014 et le 22 janvier 2015 à Yverdon

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Normes SIA 180 et 382/1

  1. 1. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch Normes SIA 180 et 382/1 22 janvier 2015
  2. 2. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch Document élaboré par Michel Bonvin Dr. physique, conseiller en énergie michel.bonvin@hevs.ch
  3. 3. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch 382/1 Installations de ventilation et de climatisation – Bases générales et performances requises 180 Isolation thermique et protection contre l’humidité dans les bâtiments 0. Domaine d’application 1. Terminologie 2. Exigences 3. Critères de dimensionnement 4. Choix du système 5. Dimensionnement et exigences techniques 6. Examen de réception 7. Exploitation et entretien 0. Champ d’application 1. Terminologie 2. Confort thermique 3. Qualité de l’air et étanchéité de l’enveloppe du bâtiment 4. Protection thermique en hiver 5. Protection thermique en été 6. Protection contre l’humidité 3 Revision des normes SIA 180 et SIA 382/1 (juin 2014) Pour immeubles d’habitation et immeubles qui ne sont pas d’habitation
  4. 4. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch Table des matières 1. Définitions / notions de base 2. Confort thermique (SIA 180) 3. Protection thermique en été (SIA 180) et nécessité de refroidissement (SIA 382/1) 4. Dimensionnement et exigences techniques (SIA 382/1) 5. Conditions de calcul SIA 382/1 6. Résumé 4
  5. 5. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch Liens entre les normes SIA les plus importantes : Source : Erneuerbare Energien, EnDK, faktor Verlag 5
  6. 6. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch Délimitation 382/1180  Installations de ventilation et de climatisation dans des bâtiments occupés par des personnes  Tous les bâtiments ayant des contraintes physiques à cause des conditions climatiques intérieures  Le climat intérieur doit, la plupart du temps, être perçu comme confortable  Comportement habituel de l’utilisateur, habillement et utilisation des appareils  Aussi applicable pour la plupart des transformations 6
  7. 7. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch 2. Confort thermique  Importante extension dans la norme 180 Reprise partielle de l’ancienne 382/1  La nouvelle 382/1 se réfère à 180, en fait même des citations  Description détaillée des calculs selon ISO 7730 (théorie de Fanger)  Caractérisation de la température ambiante plus sur la base de la valeur maximale journalière de la température extérieure, mais sur la base de la moyenne glissante sur 48 heures 7
  8. 8. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch Domaine admissible pour la température ambiante SIA 180 Valeur minimale Valeur maximale pour des locaux à ventilation naturelle en l’absence de rafraîchissement Valeur maximale pour des locaux lorsque ceux-ci sont chauffés, rafraîchis ou ventilés mécaniquement Températureambianteen°C Moyenne glissante sur 48 h de la température extérieure en °C 8
  9. 9. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch Valeur moyenne admissible pour la vitesse de l’air SIA 180 Valeur moyenne admissible pour la valeur locale de la vitesse de l‘air en fonction de la valeur locale de la température de l‘air pour un degré de turbulence Tu = 50% pour locaux avec ventilation mécanique (DR = 15%) et pour locaux avec aération naturelle (DR = 20%). Risque de courant d’air: 20 % Risque de courant d’air: 15 % 9
  10. 10. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch 3. Protection thermique en été (SIA 180) et nécessité de refroidissement (SIA 382/1)  Preuve du besoin selon 3 variantes (analogue à la preuve Minergie)  La preuve pour la nécessité du refroidissement est faite selon 382/1  En principe, pour des valeurs de charges thermiques internes inférieures à 120Wh/m2 par jour, aucun refroidissement actif n’est nécessaire 10
  11. 11. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch Concept des mesures constructives Renforcement des mesures constructives ou méthode plus évoluée Vérification du refroidissement nocturne Libre choix Libre choix Méthode de vérification de la protection thermique estivale SIA 180 SimulationConditions de base Méthode 1 Méthode 2 Méthode 3 Exigences remplies ? non Typologie de la capacité calorifique Taux de vitrage maximal Fin Protection solaire Isolation thermique et capacité calorifique oui 11
  12. 12. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch Méthodes 1 et 2 : Vérification du refroidissement nocturne SIA 180 Débit d’air extérieur : au moins 10 m3/(h.m2) Section au moins égale à 5 % de la surface nette de plancher t/h ≤ 2,5 : Ventilation sur un seul côté h t t/h = 2,5 à 5 : Ventilation traversante h t Exemple : Habitat Exemple : Bureau 12
  13. 13. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch Méthode 1: Conditions générales SIA 180 Protection solaire gtot ≤ 0,1 Classe de vent 6 selon SIA 342 Surface transparente de toiture < 5 % de la surface nette de plancher ; En outre : protection solaire Profondeur ≥ 3.5 m Isolation de la toiture U ≤ 0,2 W/(m2.K) Extérieure et mobile Distance de fenêtres opposées ≥ 7,0 m 13
  14. 14. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch Méthode 1: Capacité calorifique SIA 180 Résistance thermique* des surfaces thermiquement actives R ≤ 0,1 m2. K/W *valeur identique à celle d’un chauffage par le sol Sol : min. 6 cm chape de ciment ou min. 5 cm chape de sulfate de calcium Au moins Capacité calorifique moyenne Dimensions : 4 m x 4 m x 2,5m Parois : Maçonnerie ou bois Dimensions : 10 m x 8m x 3,5m Sol : min. 6 cm chape de ciment Parois : Maçonnerie Plafond en béton Exemple : Habitat Exemple : Bureau 14
  15. 15. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch Surfaces vitrées maximales pour la justification simplifiée en saison chaude SIA 180 Part vitrée de la façade pour protections solaires Type d’espace Fenêtres sur à commande manuelle à commande automatique Habitation capacité thermique élevée une seule façade 50 % 70 % plusieurs façades 30 % 50 % Habitation capacité thermique moyenne une seule façade 40 % 60 % plusieurs façades 30 % 40 % Bureau, salle de réunion, école, capacité thermique moyenne une seule façade 30 % plusieurs façades 30 % Bureau, salle de réunion, école, capacité thermique élevée une seule façade 40 % plusieurs façades 30 % Pour les orientations comprises entre SSE et SSO, cette surface limite est multipliée par 1,2 si la fenêtre est ombragée par un avant toit ou un balcon dont l’avancée correspond à au moins la moitié de la hauteur de la fenêtre. 15
  16. 16. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch Méthode 1: Taux maximal de vitrages SIA 180 Exemple : Habitat avec stores manuels Grande capacité calorifique Fenêtres sur une seule façade Taux de vitrages ≤ 50 % Grande capacité calorifique Fenêtres sur plusieurs façades Taux de vitrages ≤ 30 % par façade Capacité calorifique moyenne Fenêtres sur une seule façade: Taux de vitrages ≤ 40 % Capacité calorifique moyenne Fenêtres sur plusieurs façades Taux de vitrages ≤ 30 % par façade En présence de stores automatiques, les taux maximaux de vitrages peuvent être augmentés de 20 % En présence d’ombrage fixe et pour des orientations comprises entre SO et SW, le taux de vitrages peut être multiplié par 1,2 si t ≥ 0,5 . hw hW t 16
  17. 17. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch Méthode 2: Justification pour la protection solaire SIA 180 17
  18. 18. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch Méthode 2: Isolation thermique et capacité calorifique SIA 180 Isolation de la toiture Valeur U dynamique : U24 ≤ 0,2 W/(m2.K) (SIA 180 1.1.4.10) est remplie si U ≤ 0,2 W/(m2.K) Capacité calorifique de tous les éléments de construction rapportée à la surface nette de plancher : CR/ASN ≥ 45 Wh/(m2.K) CR en considérant la résistance thermique superficielle CR : Capacité calorifique en Wh/K ASN : Surface nette de plancher 18
  19. 19. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch Méthode 3: Simulation / Nécessité d’un refroidissement SIA 180 La pertinence de la protection thermique estivale est vérifiée si toutes les valeurs de la température ambiante calculée se trouvent en dessous de la courbe rouge 382/1 Dépassement de la courbe lilas Rafraîchisse- ment nécessaire Rafraîchisse- ment souhaité Bâtiments neufs (sauf habitat) > 100 h 1 bis 100 h Bâtiments existant, Habitat > 400 h 1 bis 400 h 19
  20. 20. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch Nécessité d’un refroidissement SIA 382/1 Toutes les valeurs limites ont été abaissées par rapport à la version 2007 1) Refroidissement admis seulement dans les installations de faible puissance selon 5.5 (cf. 4.5.5.3) Apports thermiques internes, par jour, en Wh/m 2 Refroidissement avec aération par les fenêtres jour et nuit avec aération par les fenêtres locaux occupés sans aération par les fenêtres > 240 160 – 240 < 160 > 200 120 – 200 < 120 > 160 80 – 160 < 80 nécessaire souhaitable 1) superflu 1) Apports thermiques internes, par jour, en Wh/m 2 Refroidissement avec aération par les fenêtres jour et nuit avec aération par les fenêtres locaux occupés sans aération par les fenêtres > 200 140 – 200 < 140 > 140 100 – 140 < 100 > 120 80 – 120 < 80 nécessaire souhaitable 1) superflu 1) Bureau SIA 2024 : 14 m2/pers 5 + 7 W/m2, 8.5 h/jour 20
  21. 21. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch Pour des températures extérieures inférieures à 0 oC et supérieures à 25oC le débit de renouvellement d’air peut être réduit de 50%. La valeur minimale est de 15m³/h par personne SIA 382/1 30 m3/h  1000 ppm CO2 15 m3/h  1600 ppm CO2 Hypothèses pour CO2 Air extérieur : 400 ppm Emission par personne : 18 l/h 21 4. Dimensionnement et exigences techniques SIA 382/1
  22. 22. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch Catégorie PSFP W par m 3 /s PSFP W par m 3 /h SFP 1 + * SFP 1 SFP 2 SFP 3 SFP 4 SFP 5 ** SFP 6 ** SFP 7 ** = 300 > 300 à 500 > 500 à 750 > 750 à 1250 > 1250 à 2000 > 2000 à 3000 > 3000 à 4500 > 4500 = 0,083 > 0,083 à 0,14 > 0,14 à 0,21 > 0,21 à 0,35 > 0,35 à 0,56 > 0,56 à 0,83 > 0,83 à 1,25 > 1,25 * La catégorie SFP 1 + est une définition de la présente norme. ** Les catégories SFP 5, SFP 6 et SFP 7 selon SN EN 13779 ne sont pas utilisées dans la présente norme. Classification de la puissance spécifique du ventilateur Nouveauté : Rajout des catégories SFP 6 et SFP 7 Classe rajoutée en Suisse Classes non utilisées en Suisse 22
  23. 23. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch Classification de la puissance unitaire spécifique (appareils compacts) SIA 382/1 Aération des bâtiments – Eléments/produits pour l‘aération des bâtiments SPI : Puissance spécifique de l’appareil Rapport de la puissance électrique consommée par un appareil compact (ventilateur, réglage et contrôle ; ne sont pas pris en considération le dégivrage ainsi que le pré- et le post-chauffage) et du débit moyen de l’air fourni et de l’air repris Catégorie PSPI W par m 3 /s PSPI W par m 3 /h SPI 1 SPI 2 SPI 3 SPI 4 SPI 5 SPI 6 non classé = 900 > 900 à 1260 > 1260 à 1620 > 1620 à 1980 > '980 à 2340 > 2340 à 2700 > 2700 = 0,25 > 0,25 à 0,35 > 0,35 à 0,45 > 0,45 à 0,55 > 0,55 à 0,65 > 0,65 à 0,75 > 0,75 23
  24. 24. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch 5. Règles s’appliquant aux calculs de simulation SIA 382/1 Pour une simulation de la température ambiante estivale en vue de juger précisément de la nécessité d’un refroidissement mécanique, les règles ci-contre sont à respecter Critère, grandeur mesurée Température opérative au centre du local, à 1 m du sol. Si la zone de séjour comporte des endroits où les conditions de rayonnement créent une situation critique, la simulation doit être calculée à part pour ces endroits critiques. Évaluation selon chiffre 4.5.4 Modèle de calcul, échelle chronométrique Méthode de calcul conforme aux exigences de SIA 180, chiffre 5.2.6.1. Pas de temps une heure ou moins. Données climatiques Design Reference Year (DRY) pour une année normale, selon SIA 2028; pour la station la plus représentative du climat auquel le bâtiment est soumis. Période d'observation 16 avril – 15 octobre 2011. L'année détermine les jours ouvrables et fériés, le 1er janvier est un samedi. Protections solaires Caractéristiques et stratégie de pilotage des protections solaires prévues ou existantes. Prise en compte de la résistance au vent en admettant que la vitesse du vent près de la protection solaire est la vitesse du vent en profil libre à 1 m au-dessus du toit. La condition est que la protection contre la chaleur estivale réponde aux exigences définies selon 2.1.3. Apports thermiques externes 10 % des apports thermiques externes (rayonnement solaire) se manifestent sous forme de chaleur convective. Apports thermiques internes Selon les conditions d'utilisation convenues. À défaut de conditions convenues, utiliser les conditions d'utilisation standard selon SIA 2024. - Personnes Selon les conditions d'utilisation convenues ou SIA 2024, valeurs standard. Part convective = 50%, partie radiative = 50% ; seule la chaleur sensible émise par les personnes est prise en compte. Apports thermiques variables selon l’activité, voir SIA 180, chiffre 3.5.3.3. - Éclairage Selon les conditions d'utilisation convenues ou SIA 2024, valeurs standard. Modulé d’après la lumière diurne, compte tenu des conditions concrètes, y compris les caractéristiques des protections solaires. Simplification possible: Pas d'éclairage artificiel à moins de 5 m des fenêtres tant qu'il y a de la lumière naturelle. Partie convective = 30 %, partie radiative = 70 %. - Appareils Selon les conditions d'utilisation convenues ou SIA 2024, valeurs standard. Partie convective = 80%, partie radiative = 20%. Débit d'air neuf pendant les périodes d’occupation Débit d’air neuf de l’installation en régime normal, compte tenu des débits d’air hygiéniques nécessaires selon 2.2.6, et du dimensionnement de l’installation. Débit d'air neuf en dehors des périodes d’occupation Débit d’air neuf comme pendant les périodes d’occupation ou plus élevé (autant que possible, mais au maximum d’un facteur 2), si (INT – ANF) > 4 K et INT > 24°C. Autrement, installation déclenchée et débit d’air neuf de 0,3 m3 /(h·m2 ). Temps d’utilisation Le temps d’utilisation est estimé en fonction de l'utilisation prévue. Les utilisations standard sont définies selon SIA 2024. Horaire d’utilisation L'installation est enclenchée le matin une heure avant le début de la phase d’utilisation et déclenchée une heure après la fin de la phase d’utilisation le soir. Elle reste enclenchée pendant la pause de midi. E 24
  25. 25. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch 6. Résumé  SIA 180 est la norme de base pour ce qui est de la physique du bâtiment, ainsi que de l’énergie et de la technique du bâtiment  SIA 382/1 est la norme de base pour la technique de ventilation et de climatisation  Ces deux normes ont été actualisées et sensiblement modifiées dans le cadre de la récente révision  Les deux normes sont réglées l’une sur l’autre  Les professionnels du bâtiment se doivent de connaître SIA 180 et 382/1 … 25
  26. 26. MINERGIE® – Normes SIA 180 et 382/1| 2015 22 janvier 2015 www.minergie.ch Questions? Disclaimer  Dans le cadre de cette présentation les modifications des normes en question n’ont pas pu être présentées de manière complète  Essentiellement par manque de place, les exigences ont été partiellement simplifiées et présentées sous forme raccourcie  Ce sont les textes originaux des normes qui font foi 26

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