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MODALITÉS DE PRISE EN COMPTE DU SYSTÈME COMBINEO DANS LA RÉGLEMENTATION THERMIQUE 2005 1. Définition du système COMBINEO Au sens du présent arrêté, le système COMBINEO, modèle 185 LS, est un système compact, capable de réaliser la ventilation, le chauffage et la production d'eau chaude sanitaire. Il fonctionne avec une pompe à chaleur puisant ses calories sur l'air extrait. La production d'eau chaude sanitaire se fait en priorité par rapport au chauffage. Ce système assure le besoin de régénération de l'air du bâtiment et le besoin de chauffage par ventilation mécanique contrôlée de type double flux thermodynamique. Une grande partie de l'énergie perdue à travers l'extraction de l'air est récupérée via un échangeur statique et transmise à l'air neuf réinjecté dans le bâtiment. L'énergie complémentaire nécessaire au maintien en température du bâtiment est apportée par une pompe à chaleur dont le condenseur est placé dans le flux d'air neuf, après l'échangeur statique. Les besoins supplémentaires de chauffage du bâtiment lors des périodes hivernales fortes (cas de l'insuffisance de la pompe à chaleur) sont générés par un système d'appoint par effet joule piloté par COMBINEO, situé dans les pièces de vie (séjour, salon) et dans les salles de bain, couvrant a minima l'intégralité des déperditions de ces pièces. COMBINEO assure la production d'eau chaude sanitaire, stockée dans un ballon émaillé. L'énergie nécessaire au chauffage de l'eau chaude sanitaire est apportée par la pompe à chaleur qui va puiser les calories de l'air extrait du bâtiment à travers un échangeur pour les restituer dans un condenseur au contact du ballon de stockage. En cas de besoin supplémentaire ponctuel de production d'eau chaude (cas de fort tirage sur une période courte), l'appoint de chauffage de l'eau est réalisé par un élément chauffant électrique direct, intégré au ballon de stockage de COMBINEO. 2. Domaine d'application Cette méthode s'applique uniquement aux maisons individuelles répondant aux critères suivants : Typologies de maison : T3 à T6, avec un débit total extrait ≤ 240 m³/h. Déperditions par le bâti : Coefficient H T T enveloppe enveloppe Tableau 1. Seuils du coefficient H T max ZONE CLIMATIQUE H1 H2 H3 H T max 100 110 120 4Pa_surf Ambiance régulée par zone de 100 m² maximum. Zone de bruit BR1 pour les maisons équipées du modèle COMBINEO avec by-pass manuel de l'échangeur. 3. Méthode de prise en compte dans les calculs pour la partie non directement modélisable La présente méthode propose l'intégration du système COMBINEO, dans la méthode de calcul Th-C-E, en trois phases : 1. Le prétraitement qui permet : ― de calculer la part de chauffage du système COMBINEO et celle de l'appoint (salon + salle de bains), notées β CH_COMBINEO CH_appoint_SALON CH_appoint_SDB ― de calculer les coefficients correctifs des consommations énergétiques d'ECS et d'auxiliaires de ventilation, notés a ECS VENT 2. Les données à saisir dans la méthode de calcul Th-C-E afin de caractériser le système COMBINEO avec son appoint. Ces données sont issues du prétraitement. 3. Le post-traitement qui permet de corriger les consommations énergétiques d'ECS et d'auxiliaires de ventilation à partir des coefficients aECS et aVENT. 3.1. Prétraitement La production d'ECS étant prioritaire sur le chauffage, il y a besoin d'une énergie d'appoint pour assurer le chauffage pendant les heures de production d'ECS. Il est donc nécessaire de déterminer heure par heure la part de chauffage assurée par le système COMBINEO et celle assurée par l'appoint. 3.1.1. Calcul de la part de chauffage assurée par le système COMBINEO et par l'appoint 3.1.1.1. Calcul des déperditions totales du bâtiment Le calcul du coefficient de déperdition par le bâti s'effectue de la façon suivante : H T bat enveloppe avec : bat S enveloppe Le calcul du coefficient de déperdition par le renouvellement d'air du bâtiment s'effectue de la façon suivante : HV = 0,34 × Qva × (1 ― 0,9 × hECH (en W/K) avec : hECH : Efficacité de l'échangeur (en %). Les valeurs sont disponibles dans le tableau 9 ; Qva : débit spécifique moyen (en m³/h) qui s'exprime sous la forme suivante : Q va v_pointe ugd v_base ugd avec : ugd Q v_pointe v_base Le calcul des déperditions totales du bâtiment s'effectue de la façon suivante : D (Text) T V avec : HV : coefficient de déperdition par le renouvellement d'air du bâtiment (en W/K) ; uamb : température du local. Ce coefficient est égal à 19 °C en période d'occupation et à 16 °C en période d'inoccupation ; uext : température extérieure (en °C). 3.1.1.2. Calcul de la puissance PAC chauffage disponible Lorsqu'il y a production simultanée de chauffage et d'ECS, la PAC utilise en priorité tout ou partie de la puissance totale disponible pour produire l'ECS. Cette part de puissance, bECS_utilisée, s'exprime de la façon suivante : Vous pouvez consulter le tableau dans le JO n° 292 du 17/12/2011 texte numéro 7 avec : PECS_utilisée : puissance de la PAC utilisée pour la production d'ECS (en W). La part de la puissance de la PAC disponible pour la production de chauffage est calculée de la façon suivante : bCH_dispo = 1 ― bECS_utilisée avec : Le calcul de la puissance de la PAC disponible pour la production de chauffage s'effectue de la façon suivante : PCH_dispo = PCH × bCH_dispo (en W) avec : bCH_dispo : part de la puissance de la PAC disponible pour la production de chauffage. 3.1.1.3. Calcul de la part de chauffage assurée par l'appoint Lorsque PCH_dispo D(Text), l'appoint est nul. Lorsque PCH_dispo ¸ D(Text), le calcul de la puissance de l'appoint nécessaire pour la production de chauffage s'effectue de la façon suivante : PCH_appoint = D(Text) ― PCH_dispo (en W) avec : PCH_dispo : puissance de la PAC disponible pour le chauffage (en W). Le calcul de la part de chauffage assurée par l'appoint s'effectue de la façon suivante : Vous pouvez consulter le tableau dans le JO n° 292 du 17/12/2011 texte numéro 7 avec : D(Text) : déperditions totales du bâtiment (en W). 3.1.1.4. Calcul de la part de chauffage assurée par le système COMBINEO Le calcul de la part de chauffage assurée par le système COMBINEO s'effectue de la façon suivante : β β avec : β Les mois de juin, juillet, août et septembre sont considérés comme mois de non-chauffe. 3.1.1.5. Répartition du chauffage selon les pièces Tableau 2. Répartition des parts d'appoint du chauffage selon les pièces SALLE DE BAINS SALON/SÉJOUR TOUTES LES AUTRES PIÈCES Type émetteur Emetteur à effet joule direct Emetteur à effet joule direct COMBINEO Répartition bch_appoint_SDB = SSDB/Shab 3.1.2. Calcul du coefficient correctif de la consommation énergétique d'ECS 3.1.2.1. Calcul des besoins horaires d'ECS Le calcul des besoins d'ECS, au pas de temps horaire, s'effectue de la façon suivante : Qw = rw × Cw × Vuw × (uuw ― ucw) × RatECS (en Wh) avec : Cw : capacité calorifique massique de l'eau, Cw = 1,163 Wh/(kg.K) ; uuw : température de l'eau chaude mitigée utilisée au puisage ; ucw : température de l'eau froide entrant dans le système de préparation d'eau chaude ; RatECS : ratio des besoins assurés par le système de production aux besoins totaux de la zone ; Vuw : volume d'eau chaude mitigée utilisé chaque heure pendant la période normale. Ce coefficient est calculé comme suit : Vuw = a × ah × Nu (en l) avec : ah : coefficient horaire de la clé de répartition des besoins d'ECS ; Nu : nombre d'unités à considérer. 3.1.2.2. Calcul des pertes de distribution Le calcul des pertes de distribution au pas de temps horaire s'effectue de la façon suivante en considérant la production d'ECS individuelle, dans le volume chauffé : Qd,w = Qd,w_ind,vc = 0.5 × 0,2 × RatECS × Qw (en Wh) avec : RatECS : ratio des besoins d'ECS assurés par le système de production aux besoins totaux d'ECS de la zone. 3.1.2.3. Calcul des pertes de stockage Le calcul des pertes de stockage au pas de temps horaire s'effectue de la façon suivante : Vous pouvez consulter le tableau dans le JO n° 292 du 17/12/2011 texte numéro 7 avec : Cr : constante de refroidissement, Cr = 0,19 Wh/(l.K.jr) ; uECS : température de stockage, pour le système COMBINEO ce coefficient est égal à 50 °C ; uamb : température ambiante du local, ce coefficient est égal à 19 °C en période d'occupation et à 16 °C en période d'inoccupation. 3.1.2.4. Calcul des besoins totaux horaires pour la production d'ECS Le calcul des besoins totaux au pas de temps horaire pour la production d'ECS s'effectue de la façon suivante : Qecs = Qw + Qd,w + Qg,w (en Wh) avec : Qd,w : pertes de distribution horaires (en Wh) ; Qg,w : pertes de stockage horaires (en Wh). 3.1.2.5. Calcul des consommations énergétiques horaires d'ECS avec le système COMBINEO Le calcul de la consommation énergétique horaire d'ECS avec le système COMBINEO s'effectue de la façon suivante : Vous pouvez consulter le tableau dans le JO n° 292 du 17/12/2011 texte numéro 7 avec : COPECS : coefficient de performance du système COMBINEO pour la production d'ECS. 3.1.2.6. Calcul du coefficient correctif de la consommation énergétique d'ECS Le calcul du coefficient de correction de la consommation énergétique d'ECS s'effectue de la façon suivante : Vous pouvez consulter le tableau dans le JO n° 292 du 17/12/2011 texte numéro 7 avec : CECS_05 : consommation énergétique d'ECS d'un ballon d'eau chaude électrique (en Wh) dont les caractéristiques techniques sont identiques à celui du COMBINEO avec des pertes de stockage calées sur les règles Th-C-E 2005, à savoir : uECS = 65 °C et uamb = 20 °C. 3.1.3. Calcul du coefficient correctif de la consommation énergétique des auxiliaires de ventilation Le calcul des consommations énergétiques d'auxiliaires de ventilation se fait comme suit : ― lorsqu'il y a production de chauffage et/ou d'ECS, la puissance des ventilateurs est directement intégrée dans les COPCH et COPECS. Leur consommation énergétique impacte alors les consommations énergétiques de chauffage et/ou d'ECS ; ― lorsqu'il n'y a pas de production de chauffage ni d'ECS, la puissance des ventilateurs est comptabilisée dans la puissance de ventilation et leur consommation énergétique impacte alors la consommation énergétique des auxiliaires de ventilation. 3.1.3.1. Calcul du taux de fonctionnement de la PAC Le calcul du taux de fonctionnement de la PAC s'effectue de la façon suivante : Vous pouvez consulter le tableau dans le JO n° 292 du 17/12/2011 texte numéro 7 avec : PECS : puissance du COMBINEO pour la production d'ECS (en W) ; PCH_utilisée : puissance de la PAC utilisée pour le chauffage (en W) ; PCH : puissance du COMBINEO pour la production de chauffage (en W). 3.1.3.2. Calcul du coefficient correctif de la consommation énergétique des auxiliaires de ventilation Le calcul du coefficient de correction de la consommation énergétique des auxiliaires de ventilation s'effectue de la façon suivante : aVENT = 1 ― aPAC avec : 3.2. Intégration du système COMBINEO dans Th-C-E L'intégration du système COMBINEO dans la méthode Th-C-E s'effectue de la façon suivante : 3.2.1. Génération de chauffage Une génération pour le COMBINEO : Système thermodynamique Air rejeté/Air extérieur, COPCH non certifié, avec régulation en Tout Ou Rien. Une génération pour l'appoint effet joule : système effet joule direct, saisi conformément aux règles Th-C-E. 3.2.2. Emission de chauffage Dans la méthode de calcul Th-C-E, trois émissions de chauffage sont créées : 1 pour le COMBINEO suivant le tableau 3 ; 1 pour l'appoint dans le salon/séjour suivant le tableau 4 ; 1 pour l'appoint dans les salles de bains suivant le tableau 5. Par défaut, les caractéristiques des émetteurs de chaleur correspondent aux valeurs définies par défaut dans les règles Th-C-E. Tableau 3. Description de l'émetteur 1 par soufflage d'air chaud du COMBINEO ÉMETTEUR 1 - SOUFFLAGE D'AIR CHAUD (COMBINEO) Type d'émetteur Chauffage seul Ventilateurs liés aux émetteurs Pas de ventilateur Puissance des ventilateurs ― Perte au dos des émetteurs ― Surface Surface totale (Shab) Hauteur sous plafond Propre au projet Type de chauffage Electrique autre (thermodynamique) Type d'émetteur chaud Air soufflé Lien avec la génération Génération 1 : COMBINEO Part de besoin assurée par ce système bCH_COMBINEO Variation spatiale Classe B Variation temporelle Couple régulateur-émetteur permettant l'arrêt total de l'émission Lien vers CTA à débit variable Pas de lien Réseau chaud Inexistant ou pertes nulles Tableau 4. Description de l'émetteur 2 par effet joule dans le salon/séjour ÉMETTEUR 2 - APPOINT SALON/SÉJOUR Type d'émetteur Chauffage seul Ventilateurs liés aux émetteurs Pas de ventilateur Puissance des ventilateurs ― Perte au dos des émetteurs Propre au projet Surface Surface totale (Shab) Hauteur sous plafond Propre au projet Type de chauffage Electrique direct Type d'émetteur chaud PRE ou panneau rayonnant ou convecteur Lien avec la génération Génération 2 - appoint par effet joule Part de besoin assurée par ce système bCH_appoint_SALON Variation spatiale Classe A si PRE Classe B Classe C si convecteur Variation temporelle Couple régulateur/émetteur Emetteur électrique direct avec thermostat intégré certifié Tableau 5. Description de l'émetteur 3 par effet joule dans les salles de bains ÉMETTEUR 3 - APPOINT SALLES DE BAINS Type d'émetteur Chauffage seul Ventilateurs liés aux émetteurs Pas de ventilateur Puissance des ventilateurs ― Perte au dos des émetteurs Propre au projet Surface Surface totale (Shab) Hauteur sous plafond Propre au projet Type de chauffage Electrique direct Type d'émetteur chaud Panneau rayonnant ou convecteur Lien avec la génération Génération 2 - appoint par effet joule Part de besoin assurée par ce système bCH_appoint_SDB Variation spatiale Classe B si panneau rayonnant Classe C si convecteur Variation temporelle Emetteur électrique direct avec thermostat intégré certifié 3.2.3. Production d'ECS La production d'ECS est modélisée dans la méthode de calcul Th-C-E par un ballon électrique de capacité et de performances équivalentes au ballon du COMBINEO, à savoir : Constante de refroidissement : Cr = 0.19 Wh/l.K.jr 3.2.4. Ventilation Le système de ventilation est modélisé dans la méthode de calcul Th-C-E par une ventilation mécanique contrôlée de type double flux thermodynamique avec les caractéristiques détaillées dans les tableaux 6 et 7 suivants : Tableau 6. Description de la CTA CENTRALE DE TRAITEMENT D'AIR - DF COMBINEO Type de ventilation Double flux hygiénique Puissance des ventilateurs en occupation PVENT Type de réseau aéraulique Autre cas et type par défaut, classe C Présence de filtres de classe F5 à F9 Oui Présence d'un échangeur Oui Efficacité de l'échangeur bECH Valeur certifiée Non Puissance électrique des auxiliaires 0 W Bypassage de l'échangeur Arrêt manuel ou automatique de l'échangeur hors période de chauffage Génération associée à l'antigel Pas de lien Tableau 7. Description de la ventilation VENTILATION Description des logements Propre au projet Type de ventilation Ventilation mécanique double flux Lien vers la CTA Centrale de traitement d'air ― DF COMBINEO Composant de ventilation : Cdep Autoréglable Gestion de la ventilation Dispositif avec temporisateur Tableau 8. Données issues du prétraitement à saisir dans la méthode Th-C-E PARTIES DE Th-C-E DÉNOMINATION DONNÉES À SAISIR Production de chauffage Puissance nominale PCH COP nominal COPCH Emetteurs de chauffage Part de besoin assurée par COMBINEO bCH_COMBINEO Part de besoin assurée par l'appoint salon/séjour bCH_appoint_SALON Part de besoin assurée par l'appoint salle de bains bCH_appoint_SDB Ventilation Puissance des ventilateurs en occupation PVENT Efficacité de l'échangeur hECH 3.3. Post-traitement Le calcul de la consommation énergétique d'ECS du projet utilisant le système COMBINEO s'effectue de la façon suivante : CECS_projet = CEP-ECS × aECS (en kWhEP/[m².an]) avec : aECS : coefficient de correction de la consommation énergétique d'ECS. Le calcul de la consommation énergétique des auxiliaires de ventilation du projet utilisant le système COMBINEO (CAUX_VENT_projet) s'effectue de la façon suivante : CAUX_VENT_projet = CEP_AUX_VENT × aVENT (en kWhEP/[m².an]) avec : aVENT : coefficient de correction de la consommation énergétique des auxiliaires de ventilation. 3.4. Données techniques 3.1.1. Caractéristiques du COMBINEO Le tableau 9 ci-dessous fournit les puissances et COP disponibles (ECS et chauffage) et les données de ventilation (PVENT et hECH) pour différentes conditions de températures extérieures (de ― 15 °C à 40 °C) et de débits de ventilation (95, 150 et 240 m³/h). Les caractéristiques du COMBINEO correspondant à des conditions de fonctionnement (T° et/ou débit) intermédiaires à celles détaillés dans le tableau 9 ci-dessous, peuvent être déterminées par inter et extrapolation. Tableau 9. Données caractéristiques du COMBINEO 185 LS PUISSANCE EFFICACITÉ PUISSANCE FONCTIONNEMENT ECS FONCTIONNEMENT PECS (W) COPECS PCH (W) COPCH 95 m³/h ― 15 50 89,8 % 482 658 1,24 811 1,52 ― 10 50 89,8 % 482 717 1,35 869 1,63 ― 5 50 89,8 % 482 775 1,46 927 1,74 0 50 89,8 % 482 834 1,57 986 1,85 5 50 89,8 % 482 892 1,68 1 044 1,96 10 50 89,8 % 482 950 1,79 1 103 2,07 15 50 89,8 % 482 1 009 1,90 1 161 2,18 20 50 89,8 % 482 1 067 2,01 1 219 2,29 25 50 89,8 % 482 1 125 2,12 1 278 2,40 30 50 89,8 % 482 1 184 2,22 1 336 2,51 35 50 89,8 % 482 1 242 2,33 1 394 2,62 40 50 89,8 % 482 1 300 2,44 1 453 2,73 150 m³/h ― 15 55 89,4 % 490 464 0,85 868 1,59 ― 10 55 89,4 % 490 590 1,08 994 1,82 ― 5 55 89,4 % 490 716 1,31 1 120 2,05 0 55 89,4 % 490 842 1,54 1 246 2,29 5 55 89,4 % 490 968 1,78 1 372 2,52 10 55 89,4 % 490 1 094 2,01 1 498 2,75 15 55 89,4 % 490 1 220 2,24 1 624 2,98 20 55 89,4 % 490 1 347 2,47 1 751 3,21 25 55 89,4 % 490 1 473 2,70 1 877 3,44 30 55 89,4 % 490 1 599 2,93 2 003 3,68 35 55 89,4 % 490 1 725 3,17 2 129 3,91 40 55 89,4 % 490 1 851 3,40 2 255 4,14 240 m³/h ― 15 110 88,0 % 482 104 0,18 607 1,02 ― 10 110 88,0 % 482 321 0,54 824 1,39 ― 5 110 88,0 % 482 538 0,91 1 040 1,76 0 110 88,0 % 482 755 1,27 1 257 2,12 5 110 88,0 % 482 971 1,64 1 474 2,49 10 110 88,0 % 482 1 188 2,01 1 691 2,86 15 110 88,0 % 482 1 405 2,37 1 907 3,22 20 110 88,0 % 482 1 622 2,74 2 124 3,59 25 110 88,0 % 482 1 838 3,11 2 341 3,95 30 110 88,0 % 482 2 055 3,47 2 558 4,32 35 110 88,0 % 482 2 272 3,84 2 774 4,69 40 110 88,0 % 482 2 489 4,20 2 991 5,05 3.1.2. Données de ventilation liées à la typologie de bâtiment Il est possible de renseigner les débits de ventilation (base et pointe) par deux moyens : Tableau 10. Débits réglementaires selon la typologie TYPOLOGIE DÉBIT BASE (m³/h) DÉBIT POINTE (m³/h) T3 1 SDB 1 WC 90 150 T3 1 SDB 2 WC 105 165 T3 2 SDB 1 WC 120 180 T3 2 SDB 2 WC 135 195 T4 1 SDB 1 WC 105 180 T4 1 SDB 2 WC 105 180 T4 2 SDB 1 WC 135 210 T4 2 SDB 2 WC 135 210 T5 1 SDB 1 WC 105 195 T5 1 SDB 2 WC 105 195 T5 2 SDB 1 WC 135 225 T5 2 SDB 2 WC 135 225 T6 2 SDB 1 WC 135 225 T6 2 SDB 2 WC 135 225 Cellier ― 15 3.1.3. Corrections de la température extérieure en fonction de l'altitude Tableau 11. Correction de la température extérieure selon l'altitude ALTITUDE (m) CORRECTION T° EXT. (°C) Alt 400 m 0 400 m ¸ Alt 800 m ― 2 Alt ¹ 800 m ― 4