Réhabilitation de la résidence pour personnes âgées Jeanne d Arc Rue du Docteur Achille PENOT à Mulhouse

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1 > Architecte / Bureau d'études Appel à projets bâtiments économes en énergie Cette fiche a été réalisée dans le cadre de l appel à projets «bâtiments économes en énergie» lancé en mars 2007 par l ADEME et la Région Alsace. Il s agit des principaux indicateurs techniques et économiques retenus par le maître d ouvrage à la suite de la simulation confiée à un bureau d études spécialisé. Ce bâtiment fait partie des lauréats choisis par le jury de l appel à projets pour ses qualités en terme d efficacité énergétique. Projet 4 > Réhabilitation de la résidence pour personnes âgées Jeanne d Arc Rue du Docteur Achille PENOT à Mulhouse Maître d ouvrage : OPAC Mulhouse HABITAT 20 Boulevard de la Marseillaise Mulhouse Bureau d études : Thermi D 5b rue de Soultz Cernay Façade Sud et Est La résidence Jeanne d Arc est une résidence pour personnes âgées comportant actuellement 38 logements pour ses résidents. Le bâtiment comporte également une cuisine collective, une salle à manger collective, des vestiaires pour le personnel, ainsi qu un logement de fonction. Façade Nord-Ouest > Composition du bâtiment : 38 logements, 1 cuisine collective, 1 salle à manger collective, Des vestiaires pour le personnel, 1 logement de fonction. > Structure du bâtiment : Murs extérieurs : béton lourd Murs extérieurs : bardage isolant, épaisseur non homogène.

2 Pour l ensemble du bâtiment, sont présentées une variante de base et une variante BBC > Enveloppe thermique > Le bâtiment a une surface de m 2 SHON (Surface Hors Œuvre Nette), il est actuellement isolé par l extérieur via un bardage non homogène d une valeur moyenne de 4 cm. > Détail des surfaces Parois Epaisseur λ R [cm] [W/m.K] [m 2.K/W] Isolant Mur Extérieur Béton lourd Plancher sur SOUS-SOL TOTAL Revêtement Béton lourd TOTAL Polystyrène Toiture terrasse Béton lourd Plancher sur TOTAL SOUS-SOL Béton lourd Menuiserie % vitrage U moyen Facteur solaire [%] [W/m².K] moyen Logement Fenêtre Restaurant Fenêtre Sous sol Porte métal SOUS-SOL Porte récente Ponts thermiques Psi [W/m.K] Enterré 0.35 Mur/Toiture 0.74 Plancher inter Mur/Mur 0.02 Mur/Refend 0.04 Appui fenêtre 0.42 Tableau fenêtre 0.00 Linteau fenêtre 0.00

3 > Description des lots techniques > Les lots techniques permettent d influer sur le confort ainsi que sur les consommations en énergie primaire et les émissions de gaz à effet de serre. > La solution retenue consiste à équiper le bâtiment : d une chaudière gaz à condensation dont le rendement est bien plus important que la chaudière actuelle, d une ventilation double-flux avec récupérateur de chaleur, l air extrait échange ses calories avec l air entrant, d un équipement de production d eau chaude sanitaire solaire qui permet de limiter les consommations en énergie primaire du bâtiment. > Chauffage > La chaufferie actuelle fonctionne au gaz naturel. Dans la mesure où le changement de type d énergie primaire ne serait pas forcément possible en raison des contraintes de l existant ou impliquerait des travaux trop lourds, il a été fait le choix de rester sur cette énergie. > Le choix se porte donc sur le «remplacement» d une des chaudières existantes par du matériel beaucoup plus performant : une chaudière à condensation. La puissance à installer sera de toute façon très inférieure à ce qui est actuellement en place. La chaudière conservée ne servira qu en cas de panne éventuelle de la nouvelle chaudière. Aucun système de refroidissement ne sera mis en place. > Les rendements considérés seront les suivants : Production : 95% (pour ne pas être trop optimiste non plus) Distribution : 90 % (les seules pertes se situent au sous sol et sont relativement faibles au vu de l isolation mise en œuvre) Régulation : 90 % (régulation sur une seule chaudière à condensation, loi d eau en fonction de la température extérieure, régime de nuit ) > Ventilation Dans le cas d une ventilation double flux, il sera retenu les valeurs suivantes : > Débit total nominal pour le bâtiment : 4690 m 3 /h > Consommation du ventilateur à débit nominal (valeur pour un caisson basse consommation d énergie) : 1.1 kw x 2 = 2.2 kw > Coefficient correcteur (prise en compte des sur-ventilations nocturnes pas de régime réduit en ventilation double flux) : 79% > Le facteur d énergie primaire pour l électricité est de 2.58.

4 > Quelles sont les solutions pour rendre ce bâtiment BBC? > La surface rénovée est différente de la surface existante, des aménagements et un agrandissement le justifient. La SHON passe de 2246 m 2 à 2289 m 2. 80kWhep/m 2.an, et seules 2 apportent les garanties nécessaires à la prise de décision. Le maître d ouvrage a décidé de mettre en avant la simulation la mieux-disante : Pour améliorer le choix du maître d ouvrage 14 simulations dynamiques ont été retenues, 7 passaient sous le seuil fixé de ISOLATION DES MURS DES LOCAUX DU SOUS-SOL Isolation intérieure de 10 cm sur les murs du sous-sol en contact avec le sol ou des locaux non chauffés ISOLATION DE LA DALLE HAUTE DES LOCAUX NON CHAUFFÉS Isolation en sous face de 10 cm d épaisseur DU SOUS-SOL REMPLACEMENT DES PORTES DU SOUS SOL DONNANT SUR L EXTÉRIEUR PAR DES PORTES PLUS PERFORMANTES ISOLATION EN TOITURE 20 cm d isolation - l = W/m.K ISOLATION DES MURS EXTÉRIEURS Isolation extérieure avec un polystyrène épaisseur 16 cm - l = W/m.K REMPLACEMENT DES FENÊTRES DES LOGEMENTS Châssis PVC - Ug = 1.4 W/m².K VENTILATION Double-flux EAU CHAUDE Chauffe-eau solaire Chauffage Chaudière à condensation Chauffage [kwh/m 2. an] Ventilation [kwh/m 2. an] ECS [kwh/m 2. an] bâtiment dans l état actuel 2 travaux de rénovation sans recherche d un niveau BBC 3 simulation retenue 1 2 3

5 > Etude du confort d été par simulation dynamique > Nous pouvons comparer deux simulations, la première sans recherche particulière d un confort estival, la seconde optimisée. Simulation sans traitement spécifique du confort d'été bâtiment dans l état actuel simulation non retenue pour ses caractéristiques en période hivernale simulation retenue température extérieure travaux de rénovation sans recherche d un niveau BBC Simulation avec traitements spécifiques du confort d'été Température Température bâtiment dans l état actuel simulation non retenue pour ses caractéristiques en période hivernale simulation retenue température extérieure travaux de rénovation sans recherche d un niveau BBC > Entre les deux simulations, un travail d optimisation du confort d été a été réalisé : le bâtiment est surventilé en période nocturne pour évacuer les calories et faire baisser la température interne, le taux de renouvellement d air est multiplié par 2,5, des stores sont mis en œuvre sur tous les vitrages du bâtiment. > Avec une stratégie simple pour lutter contre l inconfort, des résultats probants peuvent être atteints. L inertie du bâtiment couplée avec une ventilation mécanique avec une surventilation nocturne réduit considérablement la fréquence et l amplitude des périodes d inconfort. > Il est à noté que le bâtiment est le principal responsable de la simplicité de cette mise en œuvre, en effet ses surfaces vitrées au sud ne sont pas excessives et sa façade ouest est particulièrement bien protégée.

6 > Comparaison des coûts (étude économique) > Les coûts de la simulation retenue sont les suivants > Mise en œuvre de panneaux solaires en toiture pour production d eau chaude sanitaire solaire Investissement estimé à HT (investissement hors subventions). > Dépose du bardage amianté existant et remplacement par une isolation extérieure Investissement estimé à HT. > Remplacement des fenêtres des logements Investissement estimé à HT. > Réfection de l isolation en toiture Investissement estimé à HT. > Mise en œuvre d une ventilation mécanique : double flux Investissement estimé à HT. > Remplacement d une des chaudières actuelles par chaudière à condensation Investissement estimé à HT. > Isolation des locaux du sous sol (murs, plafonds, portes) Investissement estimé à HT. > le surcoût est calculé grâce à deux rapports > la solution BBC par rapport à l état actuel, > la solution BBC par rapport à une rénovation standard. Investissement Economies Euros/kWh supplémentaire d énergie [ /m 2 SHON] [kwh/m 2 SHON] Bâtiment actuel Enveloppe ,6 et Solution BBC Equipements ,3 Rénovation standard Enveloppe ,4 et Solution BBC Equipements > Consommations et coût prévisionnels des solutions retenues Poste Équipements Consommation Coûts annuels Exploitation Maintenance [W/m.K] [ TTC/an] [ TTC/an] chauffage Génération Distribution , ,00 Régulation Émission Froid Néant 0 0,00 0,00 Ventilation Néant 0 0,00 0,00 ECS Génération Distribution ,20 450,00 Régulation SOUS TOTAL , ,00 Éclairage ,20 350,00 Auxiliaires ,92 0,00 SOUS TOTAL ,12 350,00 TOTAL , ,00

7 > Calculs des temps de retour > Le calcul de temps de retour sur investissement par la méthode de coût global actualisé est calculé avec les hypothèses suivantes : 1) Taux d actualisation de 3% et hausse du cout de l énergie de 3% par an 2) Taux d actualisation de 3% et hausse du cout de l énergie de 6% par an 3 Taux d actualisation de 3% et hausse du cout de l énergie de 9% par an Et donne les résultats suivants : > La colonne rouge (à droite) correspond au temps de retour entre l'existant et la solution basse consommation. > La colonne bleue (à gauche) correspond au temps de retour entre les travaux de base et la solution basse consommation.

8 > Bilan > Cette étude a permis de tirer plusieurs enseignements : il semble tout d abord que la solution la plus intéressante soit finalement relativement simple à mettre en œuvre (pas de produits ou de techniques «hors normes»). d air neuf, quelle qu en soit leur origine (contrôlée ou parasite), peut devenir catastrophique, sur le confort d abord (température inférieure à la consigne à cause d une puissance insuffisante des émetteurs), et sur la consommation d énergie ensuite. > A partir des technologies déjà existantes en France, ce projet est parfaitement réalisable. Il ne présente pas d impossibilités techniques. > L analyse économique montre que le coût de la solution retenue est en moyenne de 165 euros/m² habitable. Au prix actuel de l énergie, le temps de retour actualisé à seulement 3%/an est inférieur à 30 ans. > Enfin, l analyse du confort d été a montré que de simples dispositions complémentaires pour éviter tout inconfort en période estival serait nécéssaire. La protection solaire étant déjà en place pour une grande partie des locaux. Bien sûr, une réduction des apports internes, et notamment des consommations électrodomestiques, des consommations de la cuisson et des consommations d eau chaude sanitaire pourraient, elles aussi, contribuer à assurer un bon confort d été, mais ces paramètres sont, en l occurrence, difficilement gérables par le maitre d ouvrage. > Sur l étanchéité à l air : en 1985, le CETE de Lyon a publié une étude sur l étanchéité à l air des différentes catégories de parois opaques. Cette étude n a, semble-t-il, eu guère d impact en France. > Toutefois, dans les bâtiments à très faibles besoins, le poids du renouvellement d air est dominant. Dès lors, toute absence de contrôle des débits énergivie est un programme d actions innovatrices initié par la Région Alsace pour développer l'efficacité énergétique et les énergies renouvelables en Alsace, avec l ADEME et l Union européenne. > Evidemment, rendre étanche à l air un logement ne s improvise pas sur le chantier, et ne se règle pas avec un usage immodéré de la pompe à joint... C est plutôt le résultat d une bonne conception d abord, et d un soin maniaque au cours de la réalisation. On trouve en Allemagne des entreprises produisant des rubans adhésifs se fixant sur tous les types de support, quel que soit la nature des matériaux, et quel que soit leur forme (passage des tuyaux au travers de parois, etc). > Les projets de rénovation de Mulhouse devront impérativement s inspirer de cette façon de faire. Certes nous n avons pas en France une grande pratique dans ce domaine, mais il faudra à tout prix apprendre ensemble à mieux concevoir et mieux construire étanche. > Enfin, des comptages devront être mis en place aux endroits stratégiques du bâtiment (compteur électrique pour les ventilateurs, compteurs d énergie pour l eau chaude sanitaire et les circuits de chauffage ) afin de s assurer de la cohésion des calculs avancés dans la présente étude et la réalité de l installation. U n i o n e u ropéenne N o v e m b r e C r é d i t s p h o t o s : P l u r i e l / C O L O R B O X / F o t o l i a I m p r i m é s u r p a p i e r r e c y c l é - w w w c i t e a s e n. f r