Charges thermiques internes pour les commerces


L’apport des occupants

L’homme apporte chaleur sensible (par notre corps à 37 °C) et chaleur latente (par notre production de vapeur d’eau en respiration et transpiration).

Différentes valeurs sont données dans la littérature. La norme DIN 1946-2 (VDI-Lüftungsregeln) est intéressante dans le sens où, pour une plage de température qui correspond bien aux ambiances de zones de vente, elle donne des valeurs de chaleur sensible et latente et des apports d’eau des personnes pour des activités allant du repos au travail lourd.

DIN 1946-2 : du repos à l’activité légère
Température d’ambiance [°C] Chaleur totale [W] Chaleur sensible [W] Chaleur latente  [W] Apports en eau [g/h]
18 125 100 25 35
21 120 95 25 35
22 120 90 30 40
23 120 85 35 50
24 115 75 40 60
25 115 75 40 60
26 115 70 45 65
DIN 1946-2 : activité légère à soutenue
Température d’ambiance [°C] Chaleur totale [W] Chaleur sensible [W] Chaleur latente  [W] Apports en eau [g/h]
18 190 125 65 95
21 190 115 75 110
22 190 105 85 125
23 190 100 90 135
24 190 95 95 140
25 190 85 100 145
26 190 85 105 150
DIN 1946-2 : activité lourde
Température d’ambiance [°C] Chaleur totale [W] Chaleur sensible [W] Chaleur latente  [W] Apports en eau [g/h]
18 270 155 115 165
21 270 140 130 185
22 270 120 150 215
23 270 115 155 225
24 270 110 160 230
25 270 105 165 240
26 270 95 175 250

En période froide

La personne présente à la caisse, pour une température de 21 °C fournit donc 95 Watts de chaleur gratuite au local. Par ailleurs, elle disperse 35  grammes d’eau dans l’ambiance chaque heure. Dans une certaine mesure, la contribution des apports des personnes dans le magasin peut être intéressante.

Par exemple, si on considère que 100 clients se trouvent présents dans une moyenne surface, on arrive, pour une activité légère (c’est le cas des clients qui se déplacent dans le magasin), à des apports de l’ordre de :

115 [W] x 100  = 11 500  [Watts]

En période chaude

La vapeur d’eau risque d’être condensée, sur la batterie froide du ventilo-convecteur ou sur l’évaporateur des meubles frigorifiques. La chaleur de condensation correspondante devra être comptabilisée dans le bilan thermique de la machine frigorifique. La chaleur de vaporisation/condensation étant de 2 500 kJ/kg environ, la correspondance est donnée pour un client évoluant dans une ambiance de 26 °C par :

(150 [g/h] x 2 500 [J/g] ) / 3 600 [s/h] = 105 [Watts]

En conclusion

  • La présence d’un client apporte 115  Wh, chaque heure, en diminution des besoins de chauffage d’hiver dans un magasin à 21 °C.
  • Le même client (fidélité oblige) augmente de 190 Wh, chaque heure, les besoins de refroidissement d’une zone de vente climatisé par la présence de froid alimentaire, dans un magasin maintenu à 26 °C.

L’apport des équipements par usage

Si la consommation des nouveaux appareils d’éclairage a été fortement réduite ces dernières années, par contre, celle due à la prolifération des équipements par usage a augmenté de manière spectaculaire.

La quantité totale de chaleur libérée par ce type d’équipement est déterminée par l’utilisation/allumage de l’équipement. Les charges moyennes réelles dépendent de la configuration et de l’occupation des zones de vente. Des campagnes de mesure dans certains magasins ont montré la contribution de ces apports internes à l’augmentation des consommations de climatisation ou de froid alimentaire.

La cuisson rapide, par exemple, s’est fortement développée que ce soit dans les commerces de détail comme dans les grandes et les moyennes surfaces.

Les sources l’ADEME en France nous permettent d’interpréter les appels de puissance dues aux appareils se trouvant dans la zone de vente et risquant de perturber le fonctionnement des meubles frigorifiques.

Type d’usage Puissance moyenne des usages du magasin [W]
Four de la boulangerie 20 000
Chambre de pousse de la boulangerie 300
Emballeuse boucherie 330
Etiqueteuse boucherie 15
Photomaton 100
sonorisation 35
Caisse 20
Portique anti-vol 90

Source : ENERTECH, « Diagnostic électrique d’un supermarché de moyenne surface, avril 2001.

Dans cette étude très détaillée, on a tenté de dégager l’impact des apports internes sur le froid alimentaire. Le graphique suivant illustre la démarche :

Profil des consommations en période chaude (source ENERTECH).

Profil des consommations en période froide (source ENERTECH).

  • à l’éclairage ;
  • à l’occupation ;
  • l’ouverture des portes ;
  • les déperditions du bâtiment;

Seule un essai réel dans des conditions identiques en combinant entre eux les différents apports internes permettrait d’identifier la contribution de chacun d’eux. C’est difficilement envisageable dans un commerce en exploitation.

Seule la simulation thermique dynamique peut nous aider.


L’apport de l’éclairage

Puissance spécifique

Pour les zones de vente des commerces, on peut atteindre des valeurs de puissance spécifique de l’ordre de 20 W/m². En effet, les niveaux d’éclairement sont assez élevés et frôlent les 1 000 lux. En effet, les commerçants exigent en général ce niveau d’éclairement pour :

  • réaliser des éclairages d’accentuation;
  • de compenser l’atténuation du niveau d’éclairement dû à la hauteur assez importante des zones de vente.

Éclairage général : de l’ordre de 20  W/m²

Éclairage asymétrique permettant d’éclairer de manière uniforme les rayonnages verticaux. L’éclairage général est tenu à bonne distance des meubles frigorifiques afin d’éviter que la chaleur qu’il dégage n’entre pas en ligne de compte dans le bilan énergétique des frigos. Il faut néanmoins se méfier, car indirectement à travers l’induction du rideau d’air des meubles frigorifiques ouverts (par exemple), les luminaires s’ils sont peu performants peuvent contribuer à réchauffer la température ambiante de la zone de vente et, par conséquent, influencer l’évaporateur des meubles.

Éclairage d’accentuation  : 20 à 50 W/m²

L’éclairage d’accentuation ne fait pas bon ménage avec les meubles frigorifiques pour la simple raison qu’il est en général près ou fait partie intégrante des meubles et communique directement sa chaleur.

Gestion de l’éclairage

Le nombre d’heures d’utilisation de l’éclairage dépend de son mode de gestion.

  • Avec une gestion centralisée de l’éclairage, le nombre d’heures d’utilisation maximum est atteint : l’éclairage est allumé à l’ouverture par les membres du personnel les premiers sur les lieux de travail et éteint en fin de journée par une centrale. On admet que l’éclairage est utilisé minimum 12 heures par jour, 6 jours par semaine et durant 52 semaines.
  • Avec une gestion par zones ou en différentiant l’éclairage de travail et celui de vente, la gestion peut être décomposée en plusieurs paliers de puissance au cours de la journée :
      • les premiers membres du personnel (réapprovisionneur, boucher, boulanger, …) utilisent uniquement l’éclairage de travail;
      • pendant les heures d’ouverture, l’éclairage maximum est allumé

Source : Dapesco (implantation Delhaize Mutsaart).

    • Avec une bonne gestion individualisée ainsi qu’une liaison éclairage naturel, l’éclairage est allumé et éteint en fonction de la lumière naturelle disponible. Le système automatique éteignant l’éclairage est muni d’un retardateur.

Source : IDEA (implantation Sainsbury Greenwich).