Les besoins en énergie des installations de chauffage

La nouvelle norme SIA 384/3 Installations de chauffage dans les bâtiments − Besoins en énergie paraît ce mois-ci. Elle propose une base de calcul des besoins en énergie finale des installations de chauffage et vient ainsi combler une lacune de taille dans la collection de normes de la SIA.

Depuis plus de vingt ans, la norme SIA 380/1 L’énergie thermique dans le bâtiment propose une méthode de calcul permettant de déterminer les besoins de chaleur pour le chauffage. Publié en 2009, le cahier technique SIA 2031 Certificat énergétique des bâtiments a fourni un outil d’évaluation des besoins en énergie primaire. La méthode de calcul selon la norme SIA 384/3 Installations de chauffage dans les bâtiments – Besoins en énergie vient s’insérer entre ces deux publications de référence (cf. ill. 1).

La chaleur diffusée par un système de chauffage se compose:

• des besoins de chaleur pour le chauffage (SIA 380/1);
• des besoins de chaleur de l’installation d'alimentation en eau chaude sanitaire (norme planifiée SIA 385/2 Installations d’eau chaude sanitaire dans les bâtiments - Besoins en eau chaude, performances globales et dimensionnement, entrée en vigueur prévue dès 2014) et
• des besoins de chaleur des systèmes mixtes (p. ex. réchauffeur d’air). Les besoins en énergie finale sont identifiés sur la base de ces éléments et en tenant compte des déperditions et des fractions utiles ou des coefficients de performance. Pour les calculer, il est nécessaire de définir le type de production de chaleur, la température du fluide caloporteur et d’autres caractéristiques de l’installation (p. ex. accumulateur). L’installation d'alimentation en eau chaude sanitaire est décrite à l’aide de la température de l’eau chaude sanitaire et du type de chargement de l’accumulateur. Ce calcul est obtenu de façon statique. En complément, la norme SIA 382/2 Bâtiments climatisés - Puissance requise et besoins d'énergie fournit, depuis 2011, une méthode dynamique permettant de calculer l’ensemble des besoins en énergie finale, heure par heure, pour les bâtiments climatisés.

MÉTHODES DE CALCUL

La norme SIA 384/3 comporte deux méthodes de calcul de complexité variable:

• méthode typologie: à l’aide de quelques indicateurs (typologie), la méthode typologique définit une fraction utile ou un coefficient de performance (cf. ill. 2). Cette méthode convient aux calculs manuels, mais peut également être implémentée dans des outils de calcul simples.
• méthode Bin: il s’agit de l’application, dans un procédé de calcul, de la méthode graphique des fréquences cumulées selon la norme SIA 384/1 Installations de chauffage dans les bâtiments - Bases générales et performances requises et le cahier technique 2028 Données climatiques pour la physique du bâtiment, l’énergie et les installations du bâtiment. Le terme «Bin» dans cette norme est l'abréviation de classe de température. Les besoins annuels de chaleur sont, par conséquent, classés en différents intervalles de température. Chaque Bin correspond à une température extérieure exprimée en nombres entiers (p. ex. +5° C). La durée du Bin englobe la totalité des heures assignées à une température arrondie (p. ex. toutes les heures à une température extérieure située entre 4,50° C et 5,49° C). En multipliant la durée du Bin par la puissance du Bin, on obtient le contenu calorifique du Bin. On part de l’hypothèse que la charge de chauffage augmente de manière linéaire avec la différence entre température intérieure et extérieure. La charge en ruban sert, elle, de base à la puissance requise pour l’eau chaude sanitaire. La prise en compte de systèmes connectés n’est alors possible que si leur puissance requise peut être décrite comme une fonction de la température extérieure.

L’annexe à la norme SIA 384/3 détaille des modèles de calcul, susceptibles d’être utilisés dans la méthode Bin, pour des chaudières, des pompes à chaleur et des installations solaires thermiques. Cependant, cette méthode ne se prête pas à des calculs manuels et devra être implémentée dans des programmes de calcul. Elle a, du reste, déjà été appliquée une première fois lors de la refonte de l’outil WPesti/2013. Le nouveau WPesti peut être obtenu gratuitement à l’adresse: www.endk.ch. Ces deux méthodes de calcul selon la norme SIA 384/3 sont adaptées aussi bien aux constructions nouvelles qu’aux bâtiments existants.

Heinrich Huber, président de la commission SIA 384

Christoph Schmid, membre de la commission SIA 384