Plateforme Bâtiment Durable de La Rochelle > Cellules multi-zone pour l’évaluation in-situ de la performance énergétique des solutions d’enveloppe
L’étude amont pour la conception des cellules a commencé par un benchmark Européen des installations existantes. Les visites de prototypes tels que VERU chez le Fraunhofer IBP à Holzkirchen (Allemagne), KUBIK chez Tecnalia à Bilbao (Espagne) ou les cellules PASSYS upgradées du LCCE à Vitoria-Gastéiz (Espagne) et les discussions associées ont posé les bases du cahier des charges techniques pour la conception de notre prototype expérimental.
Thématiques de recherche
Les performances énergétiques des différentes solutions installées sur une ou plusieurs cellules de manière individuelle ou couplées seront évaluées selon une approche calorimétrique (notamment comme il est spécifié dans ISO 9869 - Isolation thermique/Éléments de construction - Mesurage in situ de la résistance thermique et du coefficient de transmission thermique). Pour cette raison, une station météorologique complète sera instrumentée à proximité et des capteurs complémentaires seront installés en façade. La conception des cellules prototypes d’essai est développée pour réaliser notre évaluation en 5 étapes :
- Conception d’une méthodologie de mesure spécifique à chaque technique/produit testé (capteurs spécifiques, simulation de scénario d’occupation,…)
- Reproduction des typologies d’enveloppe à rénover en intégrant les capteurs choisis
- Analyse des performances avant réhabilitation (étanchéité à l’air, performance des systèmes énergétiques, analyse de confort…).
- Implémentation de la solution technique de réhabilitation de l’enveloppe.
- Analyse des performances après réhabilitation.
Ci-dessous figure une liste non-exhaustive des applications visées par ce type de caractérisation :
Façades
- Isolation extérieure / intérieure
- Murs rideaux
- Parois actives
- Doubles peaux
- Menuiserie/volets intégrés
- Intégration des énergies renouvelables
Éléments de toiture
- Toitures ventilées
- Toitures végétales
- Lanterneaux
- Cheminée
- Système incendie/ désenfumage
- Eléments de ventilation
Raccords particuliers
- Composants de ventilation
- Liaisons planchers
- Liaisons toitures
- Murs de refend
Ce prototype d’essai pourra être utilisé à des fins de comparaisons directes de systèmes, pour affiner les procédés de pilotage/régulation des systèmes CVC en fonction des composants d’enveloppe utilisés ou pour affiner des codes numériques de simulation dynamique.
Contexte
Les prototypes d’essai en développement sont complétement en adéquation avec les recherches sur l’évaluation de la performance énergétique de solutions particulières d’enveloppe intégrée dans une approche systémique et in-situ du bâtiment. L’étude amont pour la conception des cellules a commencé par un benchmarking Européen des installations existantes. Les visites de prototypes tels que VERU chez le Fraunhofer IBP à Holzkirchen, KUBIK chez Tecnalia à Bilbao ou les cellules PASSYS upgradées du LCCE à Vitoria-Gastéiz et les discussions associées ont posé les bases du cahier des charges techniques pour la conception de notre prototype expérimental.
Caractéristiques
Initialement, un assemblage de 12 cellules rassemblées selon une trame de 4 cellules contigües sur 3 niveaux (RDC à R+2) positionné sur la façade orientée S-SE du hangar réhabilité. Optionnellement, une trame de cellules identiques pourrait être construite dans la profondeur pour étudier les aspects de confort/ventilation/éclairage/gains solaires
La structure des cellules a été initialement imaginée comme des poutres d’acier capables d’accueillir des composants "plug & play" à chaque interface entre les cellules. Les cellules seraient de dimensions 3m (L) x 3m (P) x 3,5m (H) et un "espace technique" de 160m² situé en face arrière de l’espace expérimental contenant les systèmes de production CVC pour le conditionnement d’air dans les cellules et le matériel d’acquisition/contrôle des capteurs et régulations installés. En cas de comparaison des performances sur cellules individuelles, jusqu’à 12 solutions de façade et 4 à 5 solutions de toiture pourront être testées en parallèle.
Equipement de caractérisation standard complémentaire
Le tableau suivant recense les prestations qui pourront être effectuées par les entreprises dans l’unité R&D de la plateforme :
| Mesures | Portée | Dispositifs | Normes |
|---|---|---|---|
| chaleur spécifique (cp ou Cp) | Matériau | Microcalorimétre DSC | Plastiques - NF EN ISO 11357 |
| Résistance thermique (U) + conductivité thermique (λ) | Matériau | Plaque chaude gardée Méthode fluxmétrique |
|
| U + λ + diffusivité thermique (a) | Matériau | Méthode du plan chaud | Plastiques - NF EN ISO 22007-2 |
| Résistance thermique (U) | Composant | Méthode boite chaude gardée (ISO 8301) | Fenêtre et portes - NF EN ISO 12567 |
| Résistance thermique (U) | Composant | BCG + fluxmètre | Maçonnerie - NF EN 1934 |
| Perméabilité à la vapeur d’eau | Matériau | Perméamétre – méthode de la coupelle | Matériaux bâtiment - NF EN ISO 12572 Isolants - NF EN 12086 |
| Propriétés de transmission à la vapeur d’eau | Composant | Méthode boite chaude gardée | ISO 21129 |
| Courbe de sorption/désorption | Matériau | Analyseur de sorption | Matériaux bâtiment - NF EN ISO 12571 |
| Réflectivité Solaire (ρ) Transmittivité Solaire (τ) |
Matériau | Spectrophotomètre UV/VIS | Verre - ISO 9050 NF EN ISO 14500 |
Les équipements visés sont ceux relatés dans les normes relatives aux produits du bâtiment et assimilés à l’exception de 2 boites chaudes gardées qui seront régulées en température, humidité et pression pour traiter aussi bien des questions de résistance thermique, de perméabilité à la vapeur d’eau et d’étanchéité à l’air.