Niveau E : niveau de consommation en énergie primaire

La méthode de calcul du niveau E est pour l’instant divisée en deux sous-méthodes : une méthode pour le résidentiel et une autre pour les bâtiments de bureaux et scolaires (d’autres méthodes devraient voir le jour).

Dans ces grandes lignes, le calcul du niveau E intègre, conformément aux impositions de la Directive européenne, les éléments suivants :

• le site et l’implantation du bâtiment : (compacité, orientation,…) ;
• les caractéristiques de l’enveloppe et les subdivisions internes (coefficient U et niveau global d’isolation K) ainsi que l’étanchéité à l’air du bâtiment ;
• les équipements de chauffage, de refroidissement et pour le secteur résidentiel, les équipements d’approvisionnement en eau chaude sanitaire ;
• la ventilation ;
• le confort intérieur ;
• pour le secteur non résidentiel, l’éclairage naturel et les installations d’éclairage ;
• les systèmes solaires passifs et les protections solaires ;
• …

D’autres éléments peuvent, le cas échéant, être pris en compte :

• les systèmes solaires actifs et les autres systèmes faisant appel aux énergies renouvelables pour le chauffage et la production d’électricité ;
• l’électricité et la chaleur produites par une installation de cogénération ;
• les  systèmes de chauffage et de refroidissement collectifs ou urbains ;
•  …

Ce niveau de consommation d’énergie primaire est donné par le rapport entre la consommation caractéristique annuelle d’énergie primaire et une valeur de référence, le tout multiplié par 100 :

E = 100 . E_cons / E_ref

où :

• E : Niveau de consommation d’énergie primaire ;
• E_cons : Consommation caractéristique annuelle d’énergie primaire  [MJ]  ;
• E_ref : Valeur de référence pour la consommation caractéristique annuelle d’énergie primaire [MJ]

Consommation caractéristique annuelle d’énergie (E_cons)

Le non-résidentiel

E_cons = E_éclairage + (E_chauffage + E_{refroidissement} + E_auxiliaires – E_{photovoltaïque} – E_{cogénération})

• E_éclairage : Consommation  annuelle d’énergie primaire pour l’éclairage [MJ]
• E_chauffage : Consommation mensuelle d’énergie primaire pour le chauffage [MJ]
• E_{refroidissement} : Consommation mensuelle d’énergie primaire équivalente pour le  refroidissement [MJ]
• E_auxiliaires : Consommation mensuelle d’énergie primaire des auxiliaires [MJ]
• E_{photovoltaïque} : Production mensuelle d’énergie primaire des systèmes d’énergie solaire photovoltaïque [MJ]
• E_{cogénération} : Production mensuelle d’énergie primaire résultant d’une installation de  cogénération [MJ]

L’énergie primaire consommée est donc la somme sur les douze mois de l’année de la consommation des différents postes hormis l’éclairage qui est directement comptabilisé annuellement. Ces termes sont décrits de manière plus détaillée en annexe à ce chapitre.

Le résidentiel

L’annexe I de la réglementation, destinée au résidentiel, définit  la consommation d’énergie primaire par :

E_cons  = (E_chauffage + E_{eau chaude sanitaire} + E_{refroidissement} + E_auxiliaires – E_{photovoltaïque} – E_{cogénération})

La différence entre la méthode de calcul pour les immeubles de bureaux et écoles et celle pour le résidentiel réside donc dans la prise en compte de la consommation d’énergie pour l’éclairage E_éclairage et la non prise en compte de la consommation pour l’eau chaude sanitaire E_{eau chaude sanitaire}.

De plus, pour le résidentiel un critère sur le risque de surchauffe est aussi à respecter. Une probabilité d’avoir un refroidissement actif est calculée sur base d’un indicateur de surchauffe obtenu par le rapport entre les gains et les pertes de chaleur et dépendant de l’inertie thermique du bâtiment. Cet indicateur doit être inférieur à 17 500 Kh.

Consommation caractéristique annuelle d’énergie de référence (E_ref)

La valeur de référence pour la consommation caractéristique annuelle d’énergie primaire dépend de :

– pour le résidentiel de :

• la surface totale de plancher ;
• la compacité (rapport entre le volume et la surface totale de toutes les parois qui enveloppent le volume protégé).

– pour le non résidentiel (bureau et écoles) de :

• la surface totale d’utilisation ;
• la surface totale de toutes les parois qui enveloppent le volume protégé ;
• du débit d’alimentation de conception pour la ventilation ;
• d’une variable auxiliaire (représentant l’éclairement) ;
• du nombre conventionnel d’heures d’utilisation par an.

En résumé : ce calcul revient à comparer les consommations énergétiques caractéristiques du bâtiment conçu avec les consommations caractéristiques d’un bâtiment de référence (E100). Ce bâtiment est considéré d’une géométrie similaire, d’un niveau global d’isolation K45 et équipé d’installations standards.

La méthode de calcul pour la détermination du niveau de consommation en énergie primaire est :

• normalisée (et donc indépendante de l’utilisateur) ;
• définie pour un usage standardisé du bâtiment (les paramètres liés à l’occupation (taux d’occupations,…) ont été définis de manière conventionnelle) ;
• basée sur un calcul statique mensuel ;
• basée sur les notions du K et du BE et intègre les différentes installations et vecteurs énergétiques.

Voici, de manière schématique, la démarche de calcul :

Le calcul est établi par étapes :

• -> Besoin net en énergie.
• -> Consommation finale en énergie (prise en compte du rendement des installations: rendements de production, de distribution, d’émission et de stockage).
• -> Consommation en énergie primaire (facteurs de conversion dépendant du vecteur énergétique).