PEB – Systèmes de refroidissement actifs

Parution : février 2011

La réglementation en matière de performance énergétique des bâtiments (PEB) impose le calcul du niveau de consommation d'énergie primaire : le niveau E ou Ew (1). A côté du chauffage, un système actif pour refroidir les locaux peut consommer une grande quantité d'énergie, influençant significativement le niveau E. Il faut par conséquent prendre en compte le refroidissement dans la PEB.
(1) Pour simplifier, nous parlerons de façon générale de niveau E dans la suite du texte.

Principe
Réglementation PEB
Le rôle de l'auteur de projet et de l'entreprise en charge des travaux
Exigences spécifiques à Bruxelles
Bibliographie
Avertissement

1. Principe

Il faut comprendre par système de refroidissement actif toute installation utilisant de l'énergie pour injecter du froid dans un bâtiment. La majorité de ces systèmes fonctionnent à l'électricité.

Avant de songer à installer un système de refroidissement actif, il faut d'abord d'exploiter toutes les techniques de refroidissement passives dans le but d'économiser de l'énergie et de faire baisser le niveau E. On peut ainsi installer des protections solaires (débordements, stores, tentes solaires, ...) devant et autour des fenêtres ou du vitrage, afin de faire barrage à l'énergie solaire. On peut également judicieusement dimensionner et orienter les fenêtres ou tirer profit d'une ventilation intensive nocturne (naturelle ou mécanique). La masse même du bâtiment, correctement exploitée, permet d'emmagasiner de la fraîcheur. La maîtrise des gains internes tels que la chaleur apportée par le système d'éclairage ou d'autres appareils, est une autre stratégie pour éviter l'usage de la climatisation.

Dans des logements conçus correctement, il devrait presque toujours être possible de se passer de refroidissement actif (2). Cependant, le refroidissement actif est parfois inévitable dans les bâtiments non résidentiels. Par conséquent, la PEB aura des approches différentes selon la destination du bâtiment.


(2) Voir aussi l'Infofiche 'La surchauffe des bâtiments résidentiels' (à paraître) pour plus d'explications.

Fig. 1 Principe du refroidissement actif dans un bâtiment.
Fig. 1 Principe du refroidissement actif dans un bâtiment.

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2. Réglementation PEB

2.1. Refroidissement actif en bâtiment résidentiel

Les besoins en froid (ou la chaleur à évacuer) sont calculés dans la PEB. Ils dépendront fortement du type, de la proportion et de l'orientation des surfaces vitrées, des protections solaires utilisées (en ce compris les vitrages sélectifs), de l'isolation et de la masse thermique effective du bâtiment. Si l'indice de surchauffe dépasse la valeur maximale autorisée, la conception du bâtiment doit être repensée.

Si un système de production de froid est installé dès la construction, le besoin en froid est totalement pris en compte dans la détermination du niveau E, en utilisant un coefficient d'efficacité frigorifique (Energy Efficiency Ratio ou EERtest) forfaitaire de 2,5. Aucune description supplémentaire de l'installation ne doit être fournie. Dans une habitation classique, l'installation d'un système de refroidissement actif peut avoir une influence négative importante (de 5 à 10 points) sur le niveau E.

Même si l'habitation respecte les exigences relatives au risque de surchauffe, il n'y a aucune garantie qu'un tel problème ne surviendra pas par après. Si aucun système de production de froid n'est installé durant la construction, des problèmes de surchauffe peuvent néanmoins survenir. Le cas échéant, un système de refroidissement actif risque d'être installé, entraînant une consommation inévitable d'énergie. Afin de pouvoir tenir compte, de manière adéquate, de l'influence de cette consommation d'énergie sur les performances énergétiques du bâtiment, on introduit le concept de refroidissement fictif. Ce dernier tient compte de la probabilité qu'un système de refroidissement actif soit installé par la suite : plus les besoins en froid sont importants et plus la probabilité d'installer un système de refroidissement augmente. Pour de très faibles besoins en froid, cette probabilité est nulle et on ne tient donc pas compte de la consommation d'énergie pour le refroidissement. Pour des probabilités comprises entre 0 et 1, une consommation (fictive) d'énergie est calculée pour le cas où un système de production de froid serait installé (même si ce n'est pas le cas en pratique). Ces systèmes (fictifs) de productions de froid ont un EERtest forfaitaire de 2,5.

L'électricité étant utilisée pour le système de production de froid, l'énergie primaire consommée dans la centrale électrique est prise en compte.

2.2. Refroidissement actif en bâtiment non résidentiel

2.2.1. Description du système

A la différence des bâtiments résidentiels, le calcul PEB d'un bâtiment non résidentiel exige une description du système de refroidissement choisi. Certains paramètres techniques doivent être précisés :
  • le type de système, central ou décentralisé (local). Dans le cas d'un système central, le fluide transportant le froid (eau, air ou une combinaison des deux)

  • la présence ou non d'une régulation par local pour le refroidissement et le chauffage

  • le rendement de production du générateur de froid.
Pour les machines frigorifiques à compression, le cas le plus fréquent, il faudra donner l'efficacité frigorifique (EERtest) déterminée selon la norme NBN EN 14511–2 [1] dans les standard rating conditions.

Si, par exemple, un bâtiment de bureau ne possédant pas de refroidissement actif a un niveau E 96, il passe à E 110 avec un système central transportant le froid par air, en utilisant une machine frigorifique à compression (ERRtest = 3) et avec une régulation par espace.

2.2.2. Systèmes particuliers

La PEB traite aussi des systèmes de refroidissement moins conventionnels :
  • les machines à absorption utilisant une source de chaleur pour produire du froid

  • l'exploitation de froid accumulé dans un réservoir. Il s'agit généralement de systèmes emmagasinant le froid en hiver dans le sol et le récupérant en été éventuellement avec l'aide d'une pompe à chaleur.
Fig. 2 Accumulation de froid dans le sol.
Fig. 2 Accumulation de froid dans le sol.

Le rendement des machines frigorifiques à absorption est à préciser sur base de la chaleur externe fournie. Les machines dont la chaleur provient d'un système de cogénération se voient attribuer des valeurs forfaitaires d'après la puissance électrique produite par l'installation.

Pour l'exploitation de froid accumulé, la PEB propose également des valeurs forfaitaires selon la situation :
  • sans pompe à chaleur
  • avec pompe à chaleur.
Dans le cas d'absence ou de présence de pompe à chaleur, la réglementation PEB parle respectivement, d''accumulation de froid' et de 'pompe à chaleur en régime estival' (en combinaison avec une accumulation de froid).

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3. Le rôle de l'auteur de projet et de l'entreprise en charge des travaux

L'Infofiche 48.1 donne un aperçu général des tâches de chaque partenaire de l'acte de bâtir, pour autant qu'elles soient liées à la réglementation PEB. Comme il apparait dans ce qui précède, les différents aspects d'un système de refroidissement ont une influence sur le niveau E. Il est donc important que l'auteur de projet décrive ces points clairement dans le cahier des charges.

Vous trouverez ci-dessous des tâches plus spécifiques en lien avec cette Infofiche.

L'auteur de projet est normalement amené à :
  • prendre toutes les mesures possibles pour limiter les besoins en froid

  • choisir un système de refroidissement en fonction de la situation

  • déterminer les composants particuliers à installer ou communiquer les prescriptions à l'entrepreneur, éventuellement en termes de performances.
L'entrepreneur en charge des travaux est normalement amené à :
  • répondre aux prescriptions du cahier spécial des charges et des plans, ainsi qu'aux autres exigences éventuelles fixées par l'auteur de projet

  • soumettre pour approbation au maître d'ouvrage, à l'auteur de projet ainsi qu'au responsable du calcul PEB, une éventuelle solution alternative proposée par lui-même, qui permettrait de répondre à la performance énergétique minimale fixée par l'auteur de projet

  • informer les autres parties des limites de sa mission et, le cas échéant, fournir des composants qui sont installés par d'autres entrepreneurs

  • fournir les données concernant les choix effectués lors de l'installation, les composants mis en œuvre ou les installations réalisées au responsable du calcul PEB.
    Dans un bâtiment résidentiel le calcul PEB tient compte de valeurs forfaitaires et pas des spécifications techniques du système réel installé. L'entrepreneur ne doit donc fournir aucune information technique sur le système de refroidissement. Par contre, dans un bâtiment non résidentiel, l'entrepreneur transmettra les paramètres du système comme indiqué au § 2.2.1.
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4. Exigences spécifiques à Bruxelles

Le texte de loi de la PEB en Région de Bruxelles-Capitale comporte une annexe supplémentaire (Annexe VIII) traitant des exigences relatives aux installations techniques [2], qui n'existe pas dans les deux autres régions.

En ce qui concerne les systèmes de refroidissement actifs, plusieurs exigences y sont reprises, portant sur :
  • l'isolation des tuyaux transportant l'eau ou l'air des systèmes

  • l'installation d'organes de sectionnement à l'entrée et à la sortie des zones spécifiques

  • l'éventuelle installation de compteurs d'électricité et d'énergie frigorifique, selon la puissance des machines frigorifiques.
Nous vous invitons à lire les documents suivants pour plus de détails :
  • l'arrêté du Gouvernement de la Région de Bruxelles-Capitale déterminant des exigences en matière de performance énergétique et de climat intérieur des bâtiments, Annexe VIII

  • l'article du CSTC sur le calorifugeage des conduites dans la Région de Bruxelles-Capitale [3].
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Bibliographie

1. Bureau de Normalisation
NBN EN 14511–2 Climatiseurs, groupes refroidisseurs de liquide et pompes à chaleur avec compresseur entraîné par moteur électrique pour le chauffage et la réfrigération des locaux. Partie 2 : conditions d'essai. Bruxelles, NBN, 2008.

2. Ministère de la Région de Bruxelles-Capitale
Arrêté du 21 décembre 2007 du Gouvernement de la Région de Bruxelles-Capitale déterminant des exigences en matière de performance énergétique et de climat intérieur des bâtiments. Bruxelles, Moniteur belge du 5 février 2008.

3. Schietecat J., De Cuyper K. et Delmotte C.
Calorifugeage des conduites dans la Région de Bruxelles-Capitale. Bruxelles, CSTC, Les Dossiers du CSTC, n° 4, Cahier 8, 2008.

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Avertissement

Les Infofiches 'PEB & Métiers' ont été établies avec le plus grand soin. Le CSTC ne peut toutefois être tenu responsable des dommages qui seraient occasionnés par l'utilisation des renseignements qui y sont repris. Seules les Régions sont compétentes pour formuler un avis sur l'interprétation des réglementations.


Département 'Acoustique, Energie et Climat', CSTC