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Les Bâtiments: efficacité énergétique et énergies renouvelables Manuel de l’élè

Les Bâtiments: efficacité énergétique et énergies renouvelables Manuel de l’élève Edition FR 1.2 - novembre 2010 Vérifier le site internet du projet IUSES : www.iuses.eu pour les mises à jour des versions. Responsabilité Ce projet a été co-financé par la Commission Européenne. Cette publication ne reflète que l’opinion des auteurs. La Commission ne peut pas être tenue pour responsable de toute utilisation pouvant être fait des informations qui y figurent. La version française de ce manuel a été déve- loppée avec le soutien de: Auteurs: Sergio García Beltrán (CIRCE), Lucie Kochova (Enviros s.r.o.), Giuseppe Pugliese (CIRCE), Petr Sopoliga (Enviros s.r.o.) Traduction et adaptation: Anne-Sophie Masure, Emmanuelle Geffriaud, Vincent Macris, Vivien Fauvel (Prioriterre) Layout Fabio Tomasi (AREA Science Park) A propos de ce manuel IUSES Ce manuel a été élaboré dans le cadre de IUSES- Utilisation intelligente de l'énergie à l'école, projet financé par la Commission européenne avec le programme «Énergie intelligente pour l'Europe. Les partenaires du projet sont: AREA Science Park (Italie) CERTH (Grèce), CIRCE (Espagne), Clean Technology Centre - Institut de technologie de Cork (Irlande), Enviros sro (République tchèque), IVAM UvA (Pays-Bas), Centre d'éducation des adultes Jelgava (Lettonie), Prioriterre (France), Centre des sciences de Immaginario Scientifico (Italie), Slo- venski E-forum (Slovénie), Stenum GmbH (Autriche), de l'Université "Politehnica" de Buca- rest (Roumanie), Université de Leoben (Autriche), Université de Rousse (Bulgarie) Droits d’auteur Ce livre peut être copié et distribué librement, à condition de toujours inclure la présente note également le droit d'auteur, même en cas d'utilisation partielle. Les enseignants, formateurs et tout autre utilisateur ou le distributeur doit toujours citer les auteurs, le projet IUSES et le pro- gramme Énergie intelligente pour l'Europe. Le livre peut aussi être traduit librement dans d'autres langues. Les traducteurs doivent inclure la présente note de droit d'auteur et envoyer le texte traduit aux coordinateurs du projet (iuses@area.trieste.it), qui les publiera sur le site Web du projet IUSES pour une distribution par téléchargement libre. I La clé des Symboles Definition: indique la définition d’un terme impor- tant avec explication de sa signification . Remarques: montre que l’information est impor- tante, qu’il s’agit d’un conseil ou d’une information essentielle. Cela devrait t’intéresser, fais-y atten- tion ! Objectif d’apprentissage : présent au début de chaque chapitre, il explique ce que tu apprendras dans ce dernier... Expérience, exercice ou activité : indique que tu dois réaliser quelque chose d’après ce que tu as ap- pris. Lien Internet : indique une adresse Internet qui peut être consultée pour obtenir plus d’informations. Référence : indique la source des informations ci- tées. Étude de cas : présent lorsque des exemples réels d’entreprise ou une situation réelle sont donnés.. Points Clés : résumé de ce que tu as appris, gé- néralement situé à la fin des chapitres this is a sum- mary (usually in bullet points) of what you have covered, usually at the end of a chapter Question: indique qu’une question nécessite ré- flexion, plus particulièrement à la fin des chapitres. Niveau 2 : ceci marque une section plus approfon- die II IUSES — Les Bâtiments : efficacité énergétique et énergies renouvelables Index 1. Introduction..............................................................................................................3 1.1. Qu’est-ce qu’un bâtiment ? ............................................................................3 1.2. Typologie des bâtiments..................................................................................4 2. Structures des bâtiments .........................................................................................7 2.1. Concept : le rôle de boîte « respirante » du bâtiment.................................7 2.2. Enveloppe du bâtiment ...................................................................................9 2.2.1. Matériaux d’isolation et de construction.................................................10 2.2.1.1. Rénovation thermique : exemples généraux...................................12 2.2.2. Fenêtres, surfaces vitrées et portes ..........................................................12 2.2.2.1. Évaluation des fenêtres .....................................................................13 2.3. Conception bioclimatique du bâtiment .......................................................14 2.3.1. Les éléments du système de chauffage solaire passif..............................16 2.4. Trucs et astuces pour une meilleure utilisation du bâtiment ....................18 2.5. Exercice/Questions ........................................................................................19 3. Climatisation...........................................................................................................23 3.1. Chauffage .......................................................................................................23 3.1.1. Microclimat interne et confort.................................................................23 3.1.2. Systèmes de chauffage...............................................................................25 3.1.3. Type de caloporteur ..................................................................................25 3.1.3.1 L’eau chaude.........................................................................................25 3.1.3.2 L’air.......................................................................................................25 3.1.4. Sources d’énergie.......................................................................................26 3.1.4.1 Combustibles fossiles............................................................................26 3.1.4.2 L’énergie électrique..............................................................................26 3.1.5. Les sources d’énergie renouvelables........................................................26 3.1.5.1. La biomasse........................................................................................26 3.1.5.2. Les pompes à chaleur........................................................................28 3.1.6. L’énergie solaire ........................................................................................29 3.1.7. Éléments de chauffage...............................................................................32 3.2. Climatisation..................................................................................................33 3.2.1. Introduction ...............................................................................................33 3.2.2. Comment fonctionne un climatiseur?......................................................35 3.2.3. L’étiquette énergie.....................................................................................37 3.2.4. Les différentes solutions de systèmes de climatisation...........................37 3.2.5. Trucs et astuces sur l’utilisation d’un climatiseur .................................38 3.3. Exercice/Questions ........................................................................................40 4. Production d’eau chaude domestique ..................................................................42 4.1. Types d'appareils de chauffage de l'eau......................................................42 4.1.1. Appareils à accumulation électrique .......................................................43 4.1.2. Appareils électriques instantanés.............................................................43 4.1.3. Appareils instantanés au gaz....................................................................43 2 IUSES — Les Bâtiments : efficacité énergétique et énergies renouvelables 4.1.4. Appareils à accumulation directe au gaz................................................43 4.1.5. Appareils à accumulation indirecte au gaz.............................................43 4.1.6. Autres possibilités .....................................................................................44 4.2. Trucs et astuces pour économiser l’eau et l’énergie ..................................44 4.3. Chauffe-eau solaires......................................................................................45 4.4. Exercice/Questions........................................................................................46 5. Éclairage.................................................................................................................47 5.1. Lumière du jour............................................................................................48 5.2. Éclairage artificiel.........................................................................................48 5.2.1. Sources de lumière....................................................................................49 5.2.2. Lampes.......................................................................................................50 5.2.3. Consommation d’énergie..........................................................................50 5.3. Exercice/Questions........................................................................................51 6. Appareils électriques et électroniques (et appareils solaires photovoltaïques) 53 6.1. Présentation...................................................................................................53 6.1.1. Conseils généraux: comment économiser l’énergie? .............................57 6.2. Appareils électriques ....................................................................................58 6.2.1. Réfrigérateurs ...........................................................................................58 6.2.2. Le lave-linge...............................................................................................59 6.2.3. Le lave-vaisselle.........................................................................................60 6.2.4. Équipement électronique domestique – appareils de bureau et de divertissement……...…………………………………………… 60 6.3. Exercice/Questions........................................................................................63 6.4. Energie photovoltaïque.................................................................................66 6.4.1. Le processus de transformation de la lumière du soleil en électricité..66 6.4.2. Applications de la technologie photovoltaïque.......................................68 6.4.3. Quelle quantité d'électricité peut produire un système photovoltaïque?.69 6.5. Exercice/Questions........................................................................................74 7. Exercices – Gestion de la consommation d’énergie – Audit énergétique des infrastructures scolaires et habitables………………………….…………76 3 IUSES — Les Bâtiments : efficacité énergétique et énergies renouvelables 1 Introduction Objectif d’apprentissage: Dans ce chapitre, tu vas découvrir: ce qu’est un bâtiment; quels sont les différents types de bâtiments; l’importance de l’orientation et de la dimension des fenêtres; certains principes des bâtiments passifs et à bas profil énergétique. 1.1 Qu’est-ce qu’un bâtiment ? Définition: Un bâtiment est une construction artificielle utilisée pour accueillir des personnes ou des activités. L’enveloppe externe (c’est-à-dire le sol, le toit et les murs extérieurs) entoure complètement l’édifice et lui confère ainsi son microclimat inté- rieur. Pouvant avoir différentes formes et fonctions, le bâtiment a connu d’importantes modifications au fil du temps pour s’adapter à un grand nombre de facteurs, des matériaux de construction dis- ponibles aux conditions météorologiques en passant par les prix fonciers, les conditions du ter- rain, la spécificité de son utilisation et autres raisons esthétiques. Répondant à de nombreux besoins de société, les bâtiments sont avant tout un abri contre les in- tempéries et un espace de vie en général, permettant d’avoir une certaine intimité ainsi qu’un en- droit pour stocker ses biens et pour vivre et travailler confortablement. Dans son rôle d’abri, un bâtiment marque une séparation physique de l’habitat de l’homme entre intérieur (un espace de confort et de sécurité) et extérieur (un espace qui peut être parfois rude et inhospitalier). On suppose que le premier abri sur Terre construit par un de nos proches ancêtres a été érigé il y a 500 000 ans par l’Homo erectus, l’un des premiers hommes. Créer le microclimat intérieur nécessaire exige beaucoup d’énergie. C’est pourquoi la construc- tion et le fonctionnement d’un bâtiment ont un impact – direct et indirect – très important sur l’environnement. En effet, outre l’utilisation des ressources comme l’énergie et les matières pre- mières, les bâtiments produisent également des déchets et génèrent des émissions atmosphéri- ques pouvant être nuisibles à l’environnement. Face à la croissance économique et démographi- que continue, concepteurs et constructeurs doivent alors relever un défi bien particulier, celui de répondre aux multiples exigences qu’impose le bâtiment : fournir des installations – neuves et rénovées – répondant aux critères d’accessibilité, de sécurité, de robustesse et d’efficacité, tout en minimisant l’impact sur l’environnement. Nombre de solutions récemment proposées pour relever ce défi revendiquent une approche inté- grée et synergique qui prend en compte toutes les phases du cycle de vie de l’installation. Cette approche « durable » soutient un engagement croissant à gérer et préserver l’environnement. Il en résulte des installations et des infrastructures remplissant parfaitement leurs fonctions tout en assurant un équilibre optimal des coûts ainsi que des avantages environnementaux, sociaux et humains. La conception durable vise essentiellement à éviter l’épuisement des ressources comme l’éner- gie, l’eau et les matières premières ; à empêcher la dégradation de l’environnement causée par les installations et infrastructures tout au long de leur cycle de vie ; et à créer des environnements artificiels vivables, confortables, sûrs et efficaces. 4 IUSES — Les Bâtiments : efficacité énergétique et énergies renouvelables 1.2 Typologie des bâtiments Pour différencier les bâtiments tels qu’ils sont définis dans ce manuel des autres bâtiments et des autres structures qui ne sont pas destinés à une occupation continue de l’homme, ces derniers sont appelés « non-building structures » ou simplement « structures ». Il est possible de classer les bâtiments selon leur fonction première: 1) les bâtiments résidentiels – appartements, maisons jumelées ou isolées, maisons en bande, cottages, châteaux, yourtes, igloos, manoirs, copropriétés, dortoirs; Photo prise par Michael Gardner 2) les bâtiments liés à la culture et à – Écoles, collèges, lycées, universités, bibliothèques, mu- sées, galeries d’art, théâtres, salles de concert, opéras ; 3) les bâtiments commerciaux – Banques, bureaux, hôtels, restaurants, marchés, magasins, cen- tres commerciaux, boutiques, entrepôts ; 4) les bâtiments uploads/Ingenierie_Lourd/ manuel-de-batiments-pdf 1 .pdf