Les ascenseurs - Enveloppe

02/04/2015

L'optimisation énergétique des ascenseurs (gaines et machineries) et cabines d'ascenseurs est une thématique importante dans un projet de bâtiment comprenant ce type d'équipement. Ceci est d'autant plus vrai que le bâtiment satisfait à des critères de performance énergétique poussés.

Cette optimisation va entre autres toucher les aspects qui concernent purement l'enveloppe du bâtiment (principalement la problématique de la ventilation et de l'isolation de la gaine d'ascenseur) mais également les aspects électrotechniques de l'ascenseur lui-même (motorisation, gestion, éclairage...).

Les exigences en matière d'économie d'énergie de plus en plus poussées, appliquées aux bâtiments, se retrouvent confrontées avec les réglementations relatives à la ventilation de la cabine et de la gaine d'ascenseur.

Autrefois, les gaines d'ascenseur formaient de véritables cheminées qui constituaient un poste important en termes de déperditions thermiques. Le poste électrotechnique était également une source non négligeable de consommation électrique qui a été bien amélioré par les avancées techniques qui ont été faites en la matière.

Ascenseurs enveloppe

Réglementation et norme en matière de ventilation

Norme nbn en81-1 (relative aux règles de sécurité pour la construction et l'installation des ascenseurs) :

L'annexe vi de la peb considère les gaines et cabines d'ascenseurs comme des espaces spéciaux qui ne font pas partie de son domaine d'application. Elle renvoie donc aux normes spécifiques qui sont applicables dans ce cas, à savoir la directive ascenseurs 95/16/ce et les normes harmonisées nbn en 81-1 et en 81-80.

Ces normes spécifient que la gaine d'ascenseur doit être pourvue d'une ventilation naturelle, composée de manière générale d'une ouverture haute de 1% de sa surface horizontale. La cabine quant à elle doit être munie d'ouvertures haute et basse équivalentes à 1% de sa surface horizontale.

Réglementation relative à la prévention incendie :

La réglementation incendie, modifiée récemment (arrêté royal du 7/7/1994 modifié par l'arrêté royal du 12/07/2012) prévoit que la gaine et le local des machines doivent être pourvus d'une ventilation naturelle avec prise d'air extérieure d'une surface équivalente à, suivant le cas, 1% ou 4% de la surface horizontale respective.
Cette réglementation précise de plus que les orifices de ventilation peuvent être munis de clapets motorisés dont l'ouverture est commandée dans une série de cas particuliers.

En outre, le compartiment formé par la gaine et le local des machines doit présenter une résistance au feu rf-1h (1/2h en ce qui concerne les portes et trappes d'accès). Ce qui signifie que tout percement pratiqué dans le compartiment doit garantir le respect de cette résistance au feu. Des clapets ou grilles rf entre la gaine d'ascenseur et l'intérieur d'un bâtiment doivent donc être placés au passage des murs ou des cloisons rf du compartiment. Les clapets de ventilation et de désenfumage motorisés donnant directement de la gaine d'ascenseur vers l'extérieur du bâtiment ne doivent pas être rf mais répondre aux exigences de la norme en 12101-2.

Résumé

Pour répondre aux diverses réglementations en matière de ventilation de l'ascenseur (gaine et machinerie) et de sa cabine, les ouvertures prévues devaient auparavant en permanence rester ouvertes.

Ces ouvertures de ventilation devaient à la fois satisfaire aux points suivants :

  • Assurer une ventilation hygiénique suffisante aux utilisateurs de l'ascenseur ainsi qu'au personnel de maintenance.

  • Permettre le refroidissement de la gaine d'ascenseur en cas d'élévation de température trop importante au sein de celle-ci.

  • Servir d'exutoire de fumée en cas d'incendie.

Depuis la modification en juillet 2012, la ventilation peut se faire via des clapets motorisés dont l'ouverture est précisée dans l'arrêté royal. Cette modification récente est importante car elle permet de pouvoir maîtriser les ouvertures des orifices de ventilation et dès lors les déperditions qui en découlent.

On voit donc que quelles que soient les réglementations dont il faut tenir compte, une nécessité de ventilation de la gaine et, par ce biais, de la cabine d'ascenseur est obligatoire. Cette nécessité a donc évidemment des conséquences sur les performances énergétiques du bâtiment concerné. Nous allons envisager deux manières d'en tenir compte : la première consiste à considérer l'ascenseur et sa gaine dans le volume non protégé du bâtiment (c'est-à-dire la zone non chauffée) et la seconde à l'intérieur du volume protégé (c'est-à-dire la zone chauffée).

Intégration de l'ascenseur dans le volume non protégé

L'intégration de l'ascenseur dans le volume non protégé du bâtiment nécessitera de veiller particulièrement à l'étanchéité des ouvertures (portes palières notamment) donnant dans la zone de l'ascenseur ainsi qu'à l'isolation des parois entre ce volume et la gaine d'ascenseur. Cette solution peut se révéler coûteuse en termes de matériel mis en jeu et va donc en pratique se rencontrer principalement si l'ascenseur est extérieur au bâtiment.

Dans ce cas de figure, on conçoit aisément que la ventilation nécessaire au respect des différentes réglementations aura un impact négligeable sur les performances énergétiques du bâtiment concerné étant donné qu'il se situe dans le volume non protégé du bâtiment.

Intégration de l'ascenseur dans le volume protégé

L'intégration de l'ascenseur dans le volume protégé du bâtiment nécessite évidemment d'isoler complètement la gaine de cet ascenseur à son contact avec les espaces situés hors volume protégé.

Ecoffice : bâtiment passif certifié BREEAM de chez holcim à Nivelles :

L'ascenseur est dans ce cas dans l'enveloppe du bâtiment, intégré dans le volume protégé. En toiture, la gaine dépasse légèrement pour permettre le placement d'un clapet de ventilation (voir plus bas).

Ascenseurs enveloppe

Ce choix d'intégration sera à préconiser dans la plupart des cas. On y retrouvera la nécessité de contrôler la ventilation afin de minimiser les déperditions thermiques tout en satisfaisant les réglementations en vigueur.

Comme indiqué précédemment, les ouvertures de  ventilation de la gaine étaient une source de pertes énergétiques importantes dans les anciennes installations. En effet ces ouvertures, demandées par la réglementation en vigueur à l'époque, étaient ouvertes en permanence et créaient un effet de cheminée important.

L'arrêté royal du 12 juillet 2012 modifie ces réglementations et précise, en plus des surfaces relatives des orifices de ventilation, quand l'ouverture de ces orifices doit être commandée automatiquement ou manuellement.

Cas de figure prévus par l'arrêté royal dans lesquels l'ouverture des orifices de ventilation doit être commandée (automatiquement ou manuellement) :

  • En cas de présence de passagers afin d'assurer automatiquement une aération suffisante, même en cas d'arrêt prolongé (typiquement en cas de panne de l'ascenseur).
  • Lorsque la température de la machine ou des organes de contrôle est trop élevée (en période estivale).

  • En cas de détection d'incendie (soit dans le bâtiment soit dans la gaine ou cabine d'ascenseur) afin de servir d'exutoire de fumée.

  • En cas de coupure de courant, de l'alimentation ou du dispositif de commande de l'ascenseur.

  • Manuellement via une commande destinée entre autres aux services d'incendie.

On voit donc que la nouvelle réglementation autorise une gestion intelligente de la ventilation et le placement de volets pilotés moyennant le respect de règles précises. Typiquement, pour répondre aux exigences (notamment en cas de coupure de courant), on pourra utiliser des volets pilotés à sécurité positive, c'est-à-dire qu'en cas de coupure de courant, ils reviennent automatiquement en position ouverte (par exemple via un ressort de rappel).

Quant à la gestion de ces volets, ils devront être pilotés intelligemment par un système tenant compte des différents paramètres que sont la présence de personne et le fonctionnement de l'ascenseur afin de n'ouvrir ces clapets qu'un minimum de temps pour éviter au maximum les déperditions thermiques.

Quelques chiffres

Estimation des déperditions thermiques :

Suisse Energie estime, dans son document intitulé « Recommandations à l'intention des architectes et des maîtres d'ouvrage », que les déperditions calorifiques, par les ouvertures d'aération d'une gaine d'ascenseur ouvertes en permanence dans un bâtiment de 4 étages chauffé à 20°C, sont de l'ordre de 15.000kWh par an.

Ce qui correspond à un coût énergétique de l'ordre de 1.000 € à 1.500 € par an selon le combustible.

Investissement et temps de retour pour un système de gestion des ouvertures des clapets :

L'ordre de grandeur pour un système complet placé se situe entre 3.500 € et 7.000 €. On estime donc entre 3 et 7 ans le temps de retour sur investissement.

Les composants types d'une installation contrôlant la ventilation de l'ascenseur

1 : Unité centrale

2 : Clapet motorisé

Ascenseurs enveloppe

3 : Détecteur de fumée

4 : Détecteur de présence usager et de mouvement de l'ascenseur

5 : Commande manuelle d'ouverture du clapet (désenfumage et ventilation) 

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Quelques informations complémentaires

  1. En plus des règles relatives à la ventilation, les autres règlementations en la matière nécessitent de se concerter avec les services d'incendie et l'organisme de contrôle agréé chargé de réceptionner l'ascenseur.

  2. La ventilation de la gaine à des fins hygiéniques peut éventuellement se faire vers un autre local à condition que celui-ci soit ventilé en suffisance.
    Dans ce cas, certains points importants sont à remarquer :

  • Cette ouverture pour ventilation hygiénique permanente vers un autre local ne remplace pas la ventilation de sécurité en cas de panne d'ascenseur ou lors de travaux de maintenance en gaine.

  • Dans le cas d'un besoin de ventilation de sécurité, le mouvement thermique de l'air en gaine passant le long de la cabine doit être garanti comme lors d'une ouverture directe vers l'extérieur du bâtiment. Une ventilation vers l'intérieur du bâtiment ne peut garantir ce mouvement thermique sans preuve scientifique.

  • Tout percement d'une paroi résistante au feu doit être complété par une grille de ventilation assurant en cas d'incendie la continuité de la résistance au feu de la paroi traversée.  

  • Une gaine d'ascenseur est généralement une zone poussiéreuse dont la ventilation risque d'entrainer un encrassement rapide des filtres d'un système de ventilation mécanique.

Dans le cadre d'un test d'étanchéité du bâtiment du type blower door, les clapets de ventilation ne seront pas commandés et se trouveront donc en position fermée. L'étanchéité de ces clapets est donc essentielle à l'obtention d'une valeur correcte au test d'étanchéité.

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