Edification soutenable 2 : Equipement et conception des systèmes

Tous les documents du cours sont disponibles sur Moodle. Il existe un syllabus pour les partie du cours "bioclimatique et HVAC" et "Electricité et éclairage".

Celui concernant la partie « bioclimatique et HVAC » est disponible en version pdf sur Moodle et papier au SICI (service d'Impression du Cercle Industriel). Il doit être considéré comme un document de référence, dont l'ampleur dépasse celle du cours. Cette partie du cours fait également abondamment référence à l'encyclopédie en ligne [ www.energieplus-lesite.be ].

Pour la partie "Electricité et Eclairage", le syllabus est disponible en version pdf sur Moodle et papier au SICI. Les copies de tous les transparents sont également disponibles dans la section "documents".

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Concepts

• Paramètres physiques et physiologiques du confort thermique et visuel
• Polluants de l'air et niveau de qualité de l'air
• Données climatiques
• Bilan et réglementation thermique d'un bâtiment
• Concepts de l'architecture climatique et exemples (gains solaires, compacité, inertie thermique)
• Éclairage

Principes et conceptions des équipements

• Thermie et Hygrothermie
• Rôles et principes des équipements (adduction, évacuations, circulations, éclairage, force motrice, bases physiques des techniques HVAC : chauffage, ventilation, refroidissement)
• Egouttages, adduction d'eau ou de liquides
• Ventilation des bâtiments
• Chauffage
• Eclairage artificiel
• Refroidissement et conditionnement d'air
• Électricité
• Ascenseurs et monte-charge
• Intégration architecturale des réseaux techniques (gaines, zones et locaux techniques, expressions architecturales associées)
• Calcul des performances énergétiques et modélisation des ambiances thermiques : principes
• Typologie des modèles et  modélisation numérique

Etudes de cas

Travaux encadrés appliquant la matière du cours

• Comprendre les concepts physiques de base qui permettent le contrôle de l'ambiance et du confort (thermique, qualité  de l'air, visuel) ;  concevoir et calculer une installation de climatisation et d'éclairage
• Élaborer des stratégies de chauffage, de refroidissement, de ventilation, et d'éclairage, y compris les choix technologiques associés
• Connaissance et compréhension des équipements du bâtiment (transfert de personne, adduction et évacuation d'eau, électricité).
• Aptitude à la composition des bâtiments du point de vue de l'intégration des techniques

La contribution de cette UE au développement et à la maîtrise des compétences et acquis du (des) programme(s) est accessible à la fin de cette fiche, dans la partie « Programmes/formations proposant cette unité d’enseignement (UE) ».

L'évaluation est réalisée sur base de travaux de groupes.  Les groupes d'étudiants (max 3) produiront chacun un rapport technique textuel et graphique présentant un projet d'intégration des techniques de ventilation, chauffage, électricité, éclairage artificiel, adduction et évacuation d'eau pour une maison. Ce rapport sera remis en session et défendu oralement par le groupe devant les cotitulaires.

Le rapport présente à la fois :

• les choix de systèmes et d'équipements réalisés
• la justification de ces choix d'un point de vue confort, performance énergétique, dimensionnement et intégration architecturale
• les éléments de calcul/simulation associés
• les documents graphiques d'intégration architecturale

Les groupes d'étudiants disposent dès le début du semestre d'une documentation de cas d'étude fournie par les cotitulaires correspondant à un stade d'avancement « projet d'urbanisme », sur base de laquelle développer leur proposition.

Les activités sont organisées comme suit :

• Un exercice continu de conception/dimensionnement/intégration des installations techniques d'un projet de logement constitue le fil conducteur de l'unité d'enseignement et la base de l'évaluation.

Cet exercice est nourri par :

• des séances (6) d'accompagnement, sous forme de tablées ou workshops animés par un cotitulaire
• des séances  magistrales (16) de présentation des concepts théoriques et des dispositifs techniques visés,  avec une visée de généralisation
• la mise à disposition de documents de références (syllabus, doc professionnelles, outils de calcul)
• des exercices de documentation/objectivation de situations existantes à des fins de benchmarking
• des exercices de calcul / modélisation.

L'objectif général de cette unité d'enseignement est d'apprendre à concevoir et à calculer les principales installations techniques d'un bâtiment, en particulier les installations de ventilation, chauffage, climatisation, adduction et évacuation d'eau, transferts de personnes, électriques et d'éclairage artificiel.
L'accent est porté sur les aspects d'efficacité énergétique et de confort, dans une approche bioclimatique, et d'intégration architecturale.  Etant donné son caractère multidisciplinaire, le cours est donné en cotitulature.

Lunité d'enseignement est divisée en quatre parties : bioclimatique et HVAC, éclairage artificiel, électricité, intégration architecturale.

Partie Bioclimatique et HVAC

Les débats, activités et exposés présentent les principes de fonctionnement des différentes technologies HVAC et hydrauliques courantes et leur intégration dans les bâtiments.  Ils abordent tant le logement que les fonctions tertiaires courantes.

Les exposés insistent sur la dimension systémique de ces technologies plus que sur leur comportement individuel. L'objectif est de familiariser l'étudiant avec la complexité de ces techniques, qui tient plus à leur imbrication qu'à la complication des divers équipements présentés.  Cette partie vise plus à former au choix pertinent des systèmes HVAC en fonction des propriétés physiques et d'usage du bâtiment qu'à leur optimisation.

Plus concrètement, les contenus abordés sont :

• grandeurs climatiques et architecture bioclimatique
• rappels de la théorie du confort thermique, des transferts de chaleur et de la physique de l'air humide
• technologies de production et d'échange de chaleur
• technologie des réseaux aérauliques et hydrauliques
• normes de dimensionnement de systèmes HVAC
• normes et strandards de performance énergétique.

Partie électricité

Cette partie débute par un rappel des notions d'électricité vues lors du cours de Physique 1 ainsi que des lois de base en courant continu et alternatif. Vient ensuite la présentation des différentes techniques de production de l'électricité.

Les risques liés à l'utilisation de l'électricité dans le bâtiment ainsi que les dispositifs de protection sont ensuite étudiés en détail. Cette partie liée à l'électricité est finalement close par l'étude des dispositifs de commande électrique en mettant un accent particulier sur la commande de l'éclairage.

Plus concrètement, les contenus abordés sont :

• définitions (l'électricité statique, le courant électrique, le sens du courant)
• la production de l'électricité
• le courant électrique continu et alternatif
• la sécurité électrique et les dispositifs de protection
• les équipements de commande de l'éclairage.                    

Partie Eclairage électrique

Le chapitre sur l'éclairage débute par une étude précise de ce qu'est le confort visuel, en relation avec la physionomie de l'oeil humain. Sont ensuite abordées les caractéristiques techniques des lampes, luminaires et éléments auxiliaires ainsi que l'impact de leur choix sur la qualité d'une installation d'éclairage. Les différentes techniques de production de la lumière sont étudiées en détail. La réglementation européenne actuelle en éclairage est alors abordée. A partir des connaissances et compétences développées, les étudiants doivent alors réaliser un travail de relevé de l'éclairage de leur habitation, critiquer cette installation et proposer des modifications de manière à améliorer le confort et diminuer son impact environnemental. Pour ce faire, ils sont regroupés par 2 et profitent du matériel de mesure de l'équipe de recherche « Architecture et climat ». Ils sont appelés, dans le cadre de cet exercice, à explorer des techniques qui n'auront pas été abordées au cours mais disposent de nombreuses sources bibliographiques renseignées par l'enseignante.

Plus concrètement, les contenus abordés sont :

• confort visuel et vision
• les lampes
• les luminaires et éléments auxiliaires
• réglementation et normalisation
• projet de relevé, critique et rénovation d'une installation d'éclairage domestique.                    

Partie Intégration architecturale

Cette partie vise la compréhension des équipements techniques et des systèmes d'un bâtiment et de leurs implications dans la conception du projet d'architecture. Elle se base sur un exercice pratique visant à développer :

• la compréhension des enjeux d'un projet particulier
• la capacité à choisir des systèmes et des équipements adaptés à un projet particulier (point de vue architectural et technique)
• la capacité à concevoir un système d'équipements techniques d'un projet particulier : chauffage, ventilation, équipements sanitaires et électriques
• la capacité à pré-dimensionner ces différents équipements
• la capacité à établissement les différents plans techniques d'un projet particulier.

Guide d'aide à l'utilisation de l'éclairage artificiel en complément à l'éclairage naturel. M. Bodart et A. De Herde, Ministère de la Région Wallonne. Ce livre est disponible à la bibliothèque d'Architecture (bâtiment VINCI).

L'éclairage efficace des logements - guide pratique à destination des particuliers, Deltour J., Bodart M., Deneyer A., Service public de Wallonie, 35 pages, 2011

Guide pratique et technique de l'éclairage résidentiel. Deneyer A., D'Herdt P., Deroisy B., Roisin B., Bodart M., Deltour J., monographie CSTC, BEL, 2011/06/00, N°28, 60 pages, 2011