Un esprit de pionnier

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1 Un esprit de pionnier Learning center EPFL Solar Impulse La nouvelle vie des bâtiments à la deuxième mi-temps de l ère de l hydrocarbure

2 Comment vieillit un bâtiment? Rénover en 2008 Courbe de dégradation d un immeuble selon la méthode Investimmo Durée de vie d un bâtiment rénové en 2008

3 La construction dans la première mi-temps Deffeyes, K.S., 2001, Hubbert s Peak The Impending World Oil Shortage, Princeton University Press L enveloppe des bâtiments de la première mi-temps! Qualité isolante insuffisante et périmètre isolé non fermé! Ponts thermiques importants! Étanchéité à l air insuffisante! Indice de dépense d énergie élevé ( kwh/m2a)

4 L enveloppe des bâtiments de la première mi-temps! Plus de pertes par les garages non chauffés que les appartements (4 cm s isolation sur la dalle vers garages, garages non isolés)! Dalles qui traversent l isolation. L enveloppe des bâtiments de la première mi-temps! Cage d escaliers avec simple vitrage et parfois chauffée

5 L enveloppe des bâtiments de la première mi-temps 1 ml (!~0.6W/mk) ~ 2 m2 (U=0.3 W/m2K)! Ponts thermique d un bâtiment mis en service en 2004 L enveloppe des bâtiments de la première mi-temps! Dalles des balcons traversantes, caissons de stores peu isolés! Impossibilité d isoler sans détruire le bâtiment ou l architecture

6 L enveloppe des bâtiments de la première mi-temps! Assemblage des éléments sans souci des ponts thermiques! Impossibilité d isoler sans détruire le bâtiment ou l architecture L enveloppe des bâtiments de la première mi-temps! 1 ml de ce bout de dalle traversante perd autant que 2.5 m2 de façade de la 1 ère ère du pétrole et 5-8 m2 de celle la deuxième.! Pour corriger: scier le balcon et oublier l aspect architectural initial

7 L enveloppe des bâtiments de la première mi-temps! L étanchéité des fenêtres laisse à désirer! Cadres et intercalaires constituent les faiblesses de l enveloppe L enveloppe des bâtiments de la première mi-temps! Les caissons des stores laissent aussi à désirer! Pont thermique de la dalle traversante vers le caisson des stores

8 L enveloppe des bâtiments de la première mi-temps! Des dinosaures techniques de la 1 ère ère sont nécessaires pour fournir le feu qui rend ces enveloppes habitables. L enveloppe des bâtiments de la première mi-temps! Une double peau avec double clim.

9 La construction dans la deuxième mi-temps Deffeyes, K.S., 2001, Hubbert s Peak The Impending World Oil Shortage, Princeton University Press Source Swissoil

10 Société 2000W Cette intensité énergétique peut garantir à la fois: À la Suisse, une indépendance nationale et une économie durable À l humanité, une répartition égalitaire de ces ressources À la biosphère, un équilibre durable À la population, une vie confortable et heureuse Aux générations futures, des ressources énergétiques suffisantes Neuchâtel à une époque de 2000W SIA D0216: Objectif de performance énergétique SIA La SIA a précisé les performances requises pour la consommation d énergie primaire non renouvelable des bâtiments compatibles avec la société de 2000W

11 SIA D0216: Objectif de performance énergétique SIA Transformation des cibles de W/personne en MJ/m2a d énergie primaire pour les écoles Cible A Cible B Neuf A Réno A Neuf B Réno B Matériaux de construction Climat intérieur Eau chaude sanitaire Énergie auxiliaire (vent. Circ) Électricité Mobilité Que est-ce que la société de 2000!W signifie pour le parc immobilier de bâtiments scolaires de l état de Vaud? La société de 2000W est-elle pratiquement possible? Quels sont les impacts sur le confort, sur l utilisation, sur l architecture? Si elle est techniquement possible, est-elle aussi financièrement?

12 Analyse du parc avec la méthode Investimmo Enjeux Réduire suffisamment les besoins d énergie pour débrancher le parc du fossile et du nucléaire à temps Imaginer des solutions à la mesure des ressources financières de la collectivité publique, des ressources humaines pragmatiques et des possibilités technologiques réalistes. Traiter le patrimoine bâti avec respect Répondre au mieux aux besoins des utilisateurs en surface, en suivant l évolution des exigences de confort et en améliorant la qualité de vie Maîtriser le vieillissement de la substance bâtie avec un minimum de pertes dans les charges de fonctionnement, de maintenance / rénovation Constituer une valeur d exemple si la collectivité publique l a réalisé, la société peut le faire aussi. Diagnostic: Indice de dépense d énergie (Ch+Ecs)

13 Le périmètre de l étude 122 bâtiments scolaires 32 GWh de chaleur finale 12.5 GWh d électricité finale m! de surface chauffée 819 millions de valeur d assurance Société 6000W Société 6000W Chauffage 35.2 GWh Électricité 36.3 GWh Chauffage 36.2 GWh Électricité 38.3 GWh Stratégie de transition Société 2000W Facteur GWh 13.2 GWh Facteur Diagnostic: IDE et Indice de dégradation Stratus [ k W h / m 2 a ] 6 0 = > 4 4% 2 2% 16 18% 12 13% 19 21% V 3 3% 16 18% 17 19% I D E t h R > = 1 R < = 0.75 Ratio neuf/actuelle Stratus V > = 0.85 [ ]! 17 bâtiments énergivores ne sont pas dégradés. Ces bâtiments (liste) nécessitent un diagnostic orienté utilisation.

14 Diagnostic: Indice de dépense électrique! 18% des bâtiments consomment plus que 2 fois la norme! 23.6% bons selon la certification 2031 de la SIA Diagnostic: potentiel d économie après rénovation + Gymnase 1 avant rénovation Energie finale: 450 MJ/m!a soit 125 kwh/m!a Gymnase 1 après rénovation Energie finale: 167 MJ/m!a soit 46 kwh/m!a! Une rénovation conforme à la loi sur l énergie peut réduire la consommation d un bâtiment d un facteur de 2-3 avec les coûts habituels (réduction de l énergie finale)

15 Diagnostic: potentiel de l isolation de l enveloppe! Gymnase d Yverdon 125 " 46 kwh/m 2 a 1971, rénovation standard complète! Ecole de Chimie 69 " 56 kwh/m 2 a 1890, rénovation minimaliste partielle! Ecole Prof. de Vevey 108 " 59 kwh/m 2 a 1971, rénovation minimaliste complète Diagnostic: potentiel isolation enveloppe? Société 6000W 15.6 GWh Effort 24.2 GWh 36.2 GWh Société 2000W 12 GWh Energie Primaire Thermique! Potentiel offert par la rénovation selon loi sur l énergie 16.7 GWh sur 24.2 GWh d effort nécessaire! Restent 8.6 GWh d effort (24% de la consommation actuelle)

16 Diagnostic: Quelle est le potentiel de la politique actuelle? Société 6000W Effort 24.2 GWh Energie Primaire Thermique Société 2000W 12 GWh! Part bois durable 1.9 GWh sur 24.2 GWh d effort nécessaire! Part rénovation selon loi sur l énergie 15.6 GWh! Restent 6.7 GWh d effort (19% de la consommation actuelle) Diagnostic: Quelle est le potentiel des actions supplémentaires Société 6000W Effort 24.2 GWh Société 2000W 12 GWh! Contrôle des gains solaires, isolation +, 20% d économie => 4 GWh! La moitié des surfaces avec récupération de chaleur ou la ventilation selon le besoin => 2 GWh! 1/3 de la production de chaleur de l énergie restante produite par pompe à chaleur de COP 4 (en. primaire 2.9) => 2 GWh

17 Diagnostic: la consommation électrique pose problème Société 6000W Société 2000W Électricité 38.3 GWh GWh solaire 7.1 GWh économies 13.2 GWh 2050 Facteur 2.9! Réduire les consommations exagérées et couvrir les toits de photovoltaïque ne couvre que 12 GWh d effort sur 25 nécessaire. Analyse InvestImmo Degré associés Degré dégradation Degré d urgence Planification des travaux! Quel investissement pour chaque bâtiment, à quel rythme de rénovation, et quel bâtiment faire d abord?

18 Analyse InvestImmo Vérification des stratégies adoptées!!rendement Avant Après!!Indice de dépense énergétique Quelques conclusions de l étude Investimmo sur le parc de bâtiments scolaires de l état de vaud La société de 2000 W est possible avec la technologie actuelle en ce qui concerne la chaleur mais pas pour l électricité La ressource la plus importante est la qualité de l enveloppe Une bonne enveloppe ne suffit pas Il n est pas nécessaire d appliquer des solutions extrêmes (tout pompe à chaleur, tout double flux, tout bois), mais toutes les technologies sont nécessaires là où elles sont pertinentes. La durée du chemin vers la société de 2000W est determiné par le rythme de rénovation des bâtiments. Avec le rythme actuel, il n est pas possible d y arriver en 2050 (122 bâtiments sur 43 ans => 2-3 bâtiments par an, m2 sur 43 ans => m2 par an)

19 Conclusions Nous disposons la technologie pour atteindre la société de 2000W Nous disposons aussi la richesse nécessaire pour la payer Les outils de gestion que nous avons créé pour gérer les soucis de la société de 6000W sont encore appropriés pour la société de 2000W aussi Nous n avons pas encore pris conscience des dégâts que nos parents nous lèguent et de tout ce qui nous reste à régler pour retrouver un équilibre viable pour l espèce humain. Il vaut mieux utiliser Investimmo pour anticiper et agir par choix plutôt que d agir sous la contrainte imposée par le marché, la loi ou pire encore la nature Le travail du physicien du bâtiment avant le pick oil Isolation de toit plat 16 cm au lieu de 10 -> surcoût Fr, subvention ( 6.6 % du prix de la toiture et 0.5% du prix total de rénovation) CFC Description Prix total 224 Fourniture et pose d'un étanchéité multicouches 74' Exécution d'un recouvrement d'acrotère en zinc-titane 37' Démontage complet et évacuation des revêtements et étanchéité existants 29' Fourniture et pose d'une isolation rigide sur dalle épaisseur 10 cm 22'400 Dépose des anciennes descentes EP, fourniture et pose de descentes en zinc titane y compris exutoires et dauphins en fonte 13' Mise en place d'une bande de serrage = solin 11' Fourniture et pose de gravier roulé 7' Dépose et évacuation de l'isolation existante 7' Peinture des superstructures 2' Contrôle des fixations des solins en cuivre 1'600 Total 208'800 L économie d énergie non réalisée pendant cette rénovation ne pourra plus être réalisée pendant les prochaines ans Le kwh économisé de l isolation >= 16cm coûte moins cher Bâtiment résidentiel à Neuchâtel, mandat d étude 2003, surface du toit 690 m!, montant des travaux Fr.

20 Le travail du physicien du bâtiment après le pick oil Source: fastt architectes! Comment appliquer la norme SIA 380/1 de 2009 (Minergie)? Exemple d application: étapes de décision pour une rénovation Minergie Source: fastt architectes

21 Pescator, 1844 Villeneuve Maitre d ouvrage: Pasche SA, Villeneuve Architectes: fastt architectes associés, Lausanne Physique du bâtiment Estia SA, Lausanne Source: fastt architectes! Définition des objectifs Potentiel de Concept de 2002: 1ère mise à l enquête, opposition voisins, refusée : prix du pétrole 43 " 135 CHF les 100 litres 2007: Expérience Minergie positive de la ferme du hameau Optimisation des détails Choix du système de ventilation Choix de production de chaleur Dossier de demande Minergie 2008: Nouvelle mise à l'enquête, objectif Minergie

22 Définition des objectifs! Potentiel de 1er jet: 10 cm d isolation façade 16 cm d isolation toiture Fenêtres 1.3 W/m2K Ponts th. raisonnables Concept de optimisation des détails Choix du système de ventilation Choix de production de chaleur &'()*+(!"#!$# "%$# Dossier de demande Minergie! Avec la construction conventionnelle, Minergie 2007 est possible, Minergie 2008 aussi. Définition des objectifs Première idée: isolation intérieure Potentiel de! Concept de optimisation des détails Choix du système de ventilation Choix de production de chaleur Dossier de demande Minergie Source: fastt architectes 56786$96$:;7<3=6$>6886!"#$%$&!'$($)'$*)$+%,-#..$/ D>8:$8E67*FG;6:$F*HD783>8:!$93??6$($.@A$B2*C 57DK?L*6:$=D>:87;=8F<: I==7D=E3J6$96:$93??6:! Premier pas: une isolation extérieure côté cour

23 Définition des objectifs Tester l isolation extérieure côté cour Potentiel de! Concept de optimisation des détails Choix du système de ventilation Choix de production de chaleur Dossier de demande Minergie Source: fastt architectes! La façade ventilé est finalement plus appropriée côté cour Définition des objectifs Potentiel de! Concept de optimisation des détails Choix du système de ventilation Choix de production de chaleur Dossier de demande Minergie! Concept final: isolation intérieure abandonnée, tout isolé par l extérieur Source: estia

24 Définition des objectifs Potentiel de Concept de optimisation des détails Choix du système de ventilation Choix de production de chaleur Dossier de demande Minergie Source: estia, catalogue des ponts thermiques CRDE! Utilisation du catalogue des ponts thermiques Définition des objectifs Potentiel de Concept de optimisation des détails Choix du système de ventilation Choix de production de chaleur Dossier de demande Minergie Source: estia! Après optimisation 48 kwh/m 2 K! Avant optimisation 58 kwh/m 2 K (+21%)! Pertes restantes 6% des pertes façade au lieu de 13%

25 Définition des objectifs Critères principaux du choix de la ventilation douce Potentiel de Concept de optimisation des détails Choix du système de ventilation Choix de production de chaleur Dossier de demande Minergie! Protection du bruit! Amelioration de la qualité de l air! Diminution des risques de moisissure,! Offre d un meilleur standing des appartements. Définition des objectifs Potentiel de Concept de optimisation des détails Choix du système de ventilation Choix de production de chaleur 114 standard 80 Minergie Minergie 2008 kwh/m 2 a Source: Zehnder Besoins de chaleur sans récupération Besoins de chaleur avec récupération Dossier de demande Minergie! La récupération de chaleur nous fait gagner 9 kwh/m 2 a sur 48 (- 19%).

26 Définition des objectifs Potentiel de 114 standard kwh/m 2 a Gaz X 1.1 PAC X 0.5 Concept de optimisation des détails Choix du système de ventilation 80 Minergie Minergie 2008 Besoins de chaleur Source: Viessemann Choix de production de chaleur Dossier de demande Minergie! Possibilité d arriver à Minergie soit avec la PAC soit avec une chaudière à Gaz Définition des objectifs kwh/m 2 a Bois X 0.6 Potentiel de 114 standard solaire Concept de optimisation des détails Choix du système de ventilation Choix de production de chaleur 80 Minergie Minergie 2008 gaz Besoins de chaleur récupération PAC géothermie Dossier de demande Minergie! Obligation de produire 20% de l eau chaude du restaurant par des énergies renouvellables! Pas de possibilité de poser des capteurs solaires

27 Définition des objectifs Potentiel de 114 standard SIA Indice énergétique kwh/m 2 a Concept de optimisation des détails Choix du système de ventilation Choix de production de chaleur 80 Minergie Minergie 2008 gaz gaz + solaire besoins de chaleur récupération Chauffage à bois PAC géothermie Dossier de demande Minergie Source: fastt architectes! Avec ou sans label, le Vieux Pecheur consommera moins que la valeur limite Minergie! La raison se trouve dans son enveloppe thermique Lancy 1-3 Carouge m2 de surface brute 62 logements Rénovation totale: 4 millions CHF soit CHF/lgt Travaux: -Réfection du logement au mêmes standards -Isolation de l enveloppe -Transformation du système de ventilation en extraction par effet de cheminé hygroréglable -Remplacement de la production de chaleur -Remplacement des distributions d eau

28 potentiel d économie d énergie d une rénovation complète 16 cm!=0.031 Envelope parfaite Air -2 C Arbres -2 C Façade +5.6 C Air +5 C Arbres +5 C Façade +5.6 C

29 Dieu se cache dans des détails Variante de base Modélisation Calcul des déperditions et températures de surface! = 0.70 W/mK Risque condensation Optimisation! = 0.20 W/mK Pas de risque de condensation étude de détails Projet Réalisation

30 ventilation par extraction naturelle hygroreglable efficacité de la ventilation hygroreglable

31 potentiel d économie d énergie pour une enveloppe performante!"!#$%&'#("!$)(#!*&+,%&'#("!$)(# $($! MJ/m2an 111 MJ/m2an Bilans thermiques EPIQR puissance pour le chauffage de 345 KW à 80 KW