réglementation par le cstb

Réglementation thermique 2005, future RT 2012 : prise en compte de

l’éclairage et impacts pour les luminaires et leurs appareillages

Christophe MartinsonsCSTB Grenoble

Pôle Eclairage Electricité Electromagné[email protected]

1Journée Technique du vendredi 15 janvier 2010 1

15 février 2010 | Journée Technique du GIL | C. Martinsons

Le bâtiment en quelques chiffres

■ En France, les bâtiments représentent : 30 millions de logements Plus de 800 millions de m² de bâtiments tertiaires Une durée de vie moyenne de 100 ans

■ Le bâtiment est le plus grand consommateur d’énergie : 43 % de l’énergie consommée (31 % pour les transports, 20% pour

l’industrie) 25 % des émissions de CO2 (28% pour les transports, 21% pour l’industrie)


La réglementation thermique

■ « RT » : réglementation thermique Jusqu’en 1988, la réglementation ne s’appliquait qu’au chauffage, à

l’isolation thermique et à la production d’eau chaude.

■ Les consommations d’éclairage ont été introduites la première fois dans la RT 2000.

■ La RT 2005 est la réglementation actuellement en vigueur.

■ La RT 2012 est la prochaine réglementation, avec une première étape d’application dès janvier 2011 !


La réglementation actuelle RT 2005

■ Contexte : La France signe le protocole de Kyoto en février 2005 Transposition en France de la directive européenne sur les performances

énergétiques des bâtiments (EDPB - 2002/91/EC ) entre décembre 2004 et juillet 2005.

■ Objectifs de la RT 2005 : Réduction des émissions de gaz à effet de serre Limiter le coût total du logement (avec factures d’eau, d’électricité, etc.) Promouvoir les systèmes et les modes de constructions efficaces


Principes de la RT 2005

■ La conformité du bâtiment repose sur 3 critères différents :

1. Consommation en énergie primaire

2. Confort d’été

3. Exigences minimales pour le bâti, pour les composants et les systèmes



■ Consommation en énergie primaire “Cep” en kWhEP/m²/an

Chauffage, refroidissement, production d’eau chaude sanitaire, auxiliaires, éclairage

En non-résidentiel : Cep ≤ (Cep)référence Approche RELATIVE

En résidentiel : Cep ≤ (Cep)max Approche en VALEUR ABSOLUE

Les consommations maximales autorisées varient :de 80 kWhep/m²/an (zone méditerranéenne, chauffage à combustible

fossile)à 250 kWhep/m²/an (nord de la France, chauffage électrique)



■ Confort d’été

Température intérieure d’été (Ti)

Ti ≤ (Ti)référence Approche “relative”



■ Exigences minimales : exemples (voir l’arrêté du 24 mai 2006) Sur l’enveloppe :

• Isolation du bâti : coefficient Ubat < (Ubat)référence (déperditions thermiques)• Parois opaques, planchers, ponts thermiques : Umaximaux • Sur les baies :

- En maison individuelle, 1/6 de la surface habitable, 40% à orientation sud- En non résidentiel : entre 20% et 50% de la surface des parois, équiréparties- Ouverture des baies pour au moins de 30% de leur surface- Isolation minimale- Etc.

Sur les systèmes :• Chauffage, ventilation, etc.


RT 2005 : le « bâtiment de référence »

■ En non-résidentiel, la consommation d’énergie doit être comparée avec celle d’un “bâtiment de référence” : Bâtiment hypothétique ayant la même géométrie Les caractéristiques de l’enveloppe sont fixées à des “valeurs de référence” Les équipements ont aussi des caractéristiques de “référence”

■ Deux évaluations de la consommation sont nécessaires : C’est une approche “relative” !

Bâtiment à évaluer Bâtiment de référence


Exemples de consommations de bâtiments RT 2005

Eclairage en résidentiel :

• 7 à 8 kWhep/m²/an (appartements)

• 9 à 10 kWhep/m²/an (maisons)


Consommation des bureaux RT 2005

EE

E

Eclairage des bâtiments de bureaux : 30 à 50 kWhep/m²/an


RT 2005 : la méthode de calcul

■ Les calculs sont basés sur les données météorologiques 8 zones climatiques en France métropolitaine

■ Méthode de calcul informatique : Au pas horaire sur toute une année Approximations mathématiques pour décrire les phénomènes physiques Segmentation du bâtiment en zones, groupes et locaux “Cœur de calcul” conçu par le CSTB

L’éclairage dans la RT 2005

■ Eclairages pris en compte dans la RT :

L’éclairage général L’éclairage d’appoint pour la réalisation des tâches professionnelles L’éclairage des éléments architecturaux qui font partie du bâtiment tels que

les murs, les portes, les escaliers, les plafonds.



■ Les éclairages suivants ne doivent pas être pris en compte dans la RT : l’éclairage extérieur, l’éclairage des parkings, l’éclairage de sécurité, l’éclairage destiné à mettre en valeur des objets ou des marchandises :

• les objets d’art tels que les peintures, les sculptures, les objets d’art avec un éclairage incorporé (lustres…) mais pas les luminaires décoratifs,

• l’éclairage localisé destiné à mettre en valeur les tables de restaurant.• l’éclairage spécialisé destiné à la réalisation de process particulier :

- l’éclairage de scène dans les locaux utilisés pour le spectacle et les loisirs sous réserve que cet éclairage vienne en complément d’un éclairage général et qu’il soit commandé par un système de commande dédié accessible au seul personnel autorisé.




Méthodologie de calcul de la consommation d’éclairage : au pas horaire (heure par heure) au niveau d’un groupe de locaux (même orientation de façade)

■ Détermination du pourcentage de protections solaires en place■ Calcul de la transmission lumineuse effective des baies■ Calcul de l’éclairement naturel intérieur



A partir de l’éclairement naturel intérieur :

■ Calcul d’un coefficient de pondération de la consommation d’éclairage en fonction de la lumière du jour : C34

■ Calcul d’un coefficient de pondération de la consommation d’éclairage en fonction du mode de gestion : C1

■ Consommation électrique = (puissance surfacique d’éclairage installée) x surface x C1 x C34



■ Coefficient de pondération en fonction de l’éclairement naturel intérieur

Coefficient C34

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Eclairement naturel intérieur (lux)

Gradation automatique

pas de gradationautomatique



■ Coefficient de pondération en fonction du mode de gestion :

Interrupteur manuel 0.9

Interrupteur + horloge 0.8

Détecteur de présence 0.7



■ Puissance surfacique d’éclairage installée :

C’est une donnée à fournir par le constructeur, en W/m²

Si la valeur n’est pas connue, on utilise des valeurs par défaut :• 1,5 fois les valeurs utilisées pour le bâtiment de référence (« valeurs de référence »)• Bureaux, hôtellerie, restauration :

- 12 W/m² pour la puissance surfacique installée de référence- 18 W/m² pour la puissance surfacique installée par défaut

Si cette puissance est « insuffisante » (?) :• on ajoute 5 W/m² par tranche de 100 lux



■ Dans le résidentiel, le calcul est “conventionnel”■ Caractéristiques fixes, quelle que soit la configuration réelle :

Interrupteurs manuels : C1 = 0,9

Facteurs de pondération en fonction de la lumière du jour : C34 = 0,05 pour un éclairement naturel intérieur de 200 lux

Puissance surfacique installée : 2 W/m²

■ Seules les caractéristiques des baies (et donc l’éclairage naturel) ont une influence sur la consommation d’éclairage


Inconvénients de la RT 2005

■ Problèmes de l’approche “relative” et du bâtiment de référence Peu de confiance dans les valeurs obtenues des consommations d’énergie Un bonne conception architecturale ne peut pas être valorisée par cette

approche…

■ Qualité bioclimatique du bâti : Seulement décrite par les déperditions thermiques globales Ubat

■ La RT 2005 ne donne pas d’aide à la conception des bâtiments


RT 2005 : inconvénients pour l’éclairage

■ Estimation imprécise de l’éclairement naturel intérieur Pas de prise en compte du coefficient de réflexion des parois Calcul imprécis des flux lumineux transmis par les baies

■ Pas de dépendance à l’occupation effective des locaux On ne différentie pas les locaux constamment occupés (et éclairés) des

locaux à faible taux d’occupation

■ Prise en compte rudimentaire des modes de gestion automatique de l’éclairage


Objectifs de la RT 2012

■ Contexte actuel : Post “Grenelle de l’environnement” Décision d’accélérer les économies d’énergie et les émissions de gaz à

effet serre. On saute l’étape RT 2010 (-15% par rapport à RT 2005). On passe directement aux bâtiments à basse consommation (BBC) :

• 1er janvier 2011 : 50 kWhEP/m²/an en non-résidentiel

• 1er janvier 2013 : 50 kWhEP/m²/an dans le résidentiel• Horizon 2020 : tous les bâtiments neuf à énergie positive (BEPOS)

■ Enorme réduction des consommations !


Objectifs de la RT 2012 : approche « performancielle »

■ Maximum imposé de consommation énergétique : Cmax = 50 kWhep / m² / an

• Avec une modulation en fonction du climat et de l’altitude (40 à 65 kWhep/m²/an) On n’a plus de bâtiment de référence ! Estimations plus précises des consommations

■ La conformité sera définie par 4 critères : Consommation, confort d’été, exigences minimales et … LE BESOIN BIOCLIMATIQUE en remplacement du Ubat

■ Des indicateurs pratiques seront conçus pour les concepteurs de bâtiments.


RT 2012 : Besoin bioclimatique “Bbio”

■ Définition du besoin bioclimatique “Bbio” Caractérise l’enveloppe du bâtiment (conception architecturale) Valorise la bonne utilisation des apports solaires, l’isolation, l’éclairage

naturel Le besoin bioclimatique Bbio est l’énergie requise pour assurer :

• Température correcte en hiver (besoin de chauffer)

• Température correcte en été (besoin de rafraichir)

• Eclairage intérieur correct tout au long de l’année (besoin d’éclairer)


RT 2012 : Besoin bioclimatique “Bbio”

■ Bbio est la contribution du bâti à la consommation énergétique du bâtiment.

■ Indicateur bioclimatique pour les besoins d’éclairage Autonomie des locaux en lumière du jour :

• Nombre d’heures (pendant la journée et les plages d’occupation) durant lesquelles l’éclairage naturel est suffisant (éclairement naturel intérieur supérieur à un seuil)

• Indicateur calculé informatiquement à partir du “cœur de calcul Bbio” du CSTB.


RT 2012 : un défi pour l’éclairage

L’éclairage va devenir le principal poste de consommation électrique dans les bâtiments tertiaires…



■ Promouvoir une meilleure utilisation de la lumière du jour !

Meilleure caractérisation des protections solaires et des vitrages Meilleure description des apports lumineux du ciel et du soleil Description plus précise de l’éclairement naturel intérieur Le coefficient de réflexion des parois sera pris en compte

• Valorisation des parois claires



■ Valoriser les meilleurs systèmes de contrôle et de gestion de l’éclairage électrique : Les économies d’énergie prendront en compte le mode de contrôle mais

aussi l’occupation effective des locaux

• La RT 2012 s’appuiera sur la norme NF EN 15193 : « exigences énergétiques de l’éclairage »

Introduction du fractionnement ou « zonage » de la gestion de l’éclairage :• Les grands locaux ayant un accès à l’éclairage naturel pourront comporter deux

zones dont l’éclairage électrique est géré indépendamment• Zone située près des baies et zone en profondeur de local



■ Prise en compte plus détaillée des différents modes de gestion en fonction de la lumière naturelle et de l’occupation :

• Interrupteur manuel

• Gradation automatique par détection du niveau d’éclairement

• Détection « crépusculaire » - allumage et extinction par détection de seuil d’éclairement

- extinction seule par détection de seuil d’éclairement

• Les différents modes de détection de présence seront décrits avec des coefficients de performances différents :

- Allumage et extinction automatiques

- Allumage manuel et extinction automatique


RT 2012 : nouveaux coefficients C1 tirés de la norme NF EN 15193


RT 2012 : Nouveau coefficient C2 qui remplace le C34

Coefficient C2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Eclairement naturel intérieur Einat (lux)

interrupteur manuel

Gradation automatique

Allumage et extinction automatiques pardétection de franchissement de seuild'éclairement

Extinction automatique parfranchissement de seuil d'éclairement

EiRef,l

A B C

D

E

F

G

H

IJ

2*EiRef,l

Formule de la RT 2012

Consommation électrique de l’éclairage sur une heure =

Puissance surfacique d’éclairage installée x C1

x (C2ae x surfaceae + C2pae x surfacepae)surface avec accès effectif surface sans accès effectif

à la lumière naturelle à la lumière naturelle

+

Puissance résiduelle (veille) des périphériques

de gestion


si occupation

si inoccupation



■ Mieux maîtriser les puissances d’éclairage installées, sans dégrader les niveaux d’éclairement à maintenir : La RT 2012 se référera explicitement à la norme d’éclairage des lieux de travail intérieurs

NF EN 12464-1• Eclairement à maintenir sur la tâche de travail (ex. 500 lux dans les bureaux)

La puissance des éclairages d’appoint, éventuellement nécessaires, sera évaluée et incluse.

Prise en compte possible des consommations « résiduelles » des capteurs et des périphériques de gestion.

■ Les puissances surfaciques de référence disparaissent.■ Nouvelles valeurs par défaut de la puissance surfacique installée.



■ Les consommations d’éclairage électrique seront prises en compte de manière beaucoup plus précise dans la RT 2012

■ La conception bioclimatique sera un atout important pour assurer un bon éclairage naturel et réduire l’utilisation de l’éclairage électrique

■ Faire rentrer l’éclairage dans les 50 kWh/m²/an nécessitera l’utilisation de : matériels performants pour diminuer les puissances installées sans

compromettre le confort et l’ergonomie visuelle de capteurs et de systèmes de gestion pour réduire les durées effective

d’allumage



■ Les métiers d’éclairagiste et d’installeur devront considérablement évoluer avec des systèmes plus complexes à monter et à programmer (bus de communication, capteurs, etc.)

■ Il y aura un surcoût inévitable par rapport aux solutions « basiques » actuelles mais l’investissement sera nécessaire et rentable pour des bâtiments BBC.

■ L’éclairage va devenir l’un des principaux leviers pour réaliser de substantielles économies d’énergie dans les bâtiments.

réglementation par le cstb

Business