Garantie de performance énergétique

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1 Fondation Bâtiment-Energie Garantie de performance énergétique Programme de travail Version 9-18 avril 2012

2 Sommaiire Programme de travail... 4 Phase n 1 : Cadrage de l étude... 4 Objectifs... 4 Tâche n : Définition du processus de rénovation énergétique... 5 Tâche n : Typologies de bâtiments... 7 Phase n 2 : Définition de la méthode d audit énergétique... 9 Objectifs... 9 Tâche n : Caractérisation de l état initial : Recueil des données / simulation / recalage des données... 9 Tâche n : Conception de l opération et définition de l objectif de performance Tâche n : Définition de la méthode de suivi et de réception (Commissioning) Tâche n : Test de la méthode d audit énergétique, de conception et de définition de l objectif de performance Phase n 3 : Choix et qualification des modèles de calcul Objectifs Tâche n : Inventaire des logiciels adaptés et benchmark Tâche n : Test et qualification des logiciels Tâche n : Recommandations pour la mise en œuvre des calculs Phase n 4 : Définition des méthodes de recalage de la consommation Objectifs Tâche n : Analyse de campagnes de mesures Tâche n : Analyse comportementale Tâche n : Caractérisation des écarts prévisions-mesures Tâche n : Recommandations pour le système de mesures et de vérification Phase n 5 : Etude technico-économique du système de M&V Objectifs Tâche n : Définition du dispositif de mesure Tâche n : Rédaction du descriptif du dispositif de Mesure et de vérification Tâche n : Test du dispositif de mesure et de vérification Page 2 sur 70

3 Phase n 6 : Définition du protocole de mesure et de vérification Objectifs Tâche n : Analyse des expériences françaises et internationales Tâche n : Analyse des travaux normatifs Tâche n : Définition du protocole de mesure et de vérification Tâche n : Validation du protocole avec le Groupe "Utilisateurs" Phase n 7 : Analyse des risques et formalisation des engagements Objectifs Tâche n : Identification et caractérisation des différents schémas organisationnels pour la mise en œuvre de la garantie de performance Tâche n : Définitions des responsabilités, des rôles des acteurs et du partage des risques Tâche n : Evaluation et prise en compte de la durabilité des performances Tâche n : Rédaction des engagements et de leurs conditions de respect Phase n 8 : Contrat de Garantie de Performance Energétique Objectifs Tâche n : Analyse des différents modèles de contrats ou de guides de recommandations existants Tâche n : Elaboration de modèle de contrats Tâche n : Guide de recommandations à la mise en œuvre de la Garantie de performance énergétique Planning de réalisation Diagramme de GANTT Liste des livrables Présentation des partenaires Page 3 sur 70

4 Programme de travail Voici le schéma général du projet de programme de travail qui montre les nécessaires interactions entre les différentes phases du projet, ou plutôt «work package». En effet, ce découpage n indique pas nécessairement un ordre chronologique dans la réalisation de ces phases. Phase n 1 : Cadrage de l étude IBTECH - CS2E 01/04/ /05/2013 Objectifs L objectif de cette première phase est d une part de définir le processus de rénovation énergétique associé à une démarche de GPE sur lequel l ensemble du projet sera construit et d autre part de s assurer de la parfaite adhésion des partenaires sur ce schéma. Chaque étape du processus sera décrite tant au niveau des actions à conduire que des livrables à fournir à leur issue. Ce travail de synthèse tiendra compte des documents de référence existants, des normes et textes réglementaires français ou européens. En parallèle à ce travail de définition, il s agira également de définir une typologie des bâtiments au sens de la performance énergétique, c est-à-dire représentant une typologie des bâtiments et des situations rencontrées afin de préciser le cadrage éventuel du périmètre d application de la méthode de Mesure et Vérification à produire, mais également à identifier les particularités pouvant conduire à la mise en œuvre de méthodes différentes. Page 4 sur 70

5 Tâche n : Définition du processus de rénovation énergétique IBTECH - CS2E Objectifs de la tâche : 01/04/ /08/2012 Le schéma ci-dessous illustre la vision que l on propose de partager et de décrire. Comme il est dit dans le texte de l AMI, ce schéma s inscrit dans le cadre d une démarche de GPE où le maître d ouvrage contractualise avec un seul opérateur qui prend en charge les prestations de conceptionréalisation-exploitation voire financement, néanmoins ce schéma est également en grande partie applicable au cas où le maître d ouvrage souhaite pour chaque prestation contractualiser avec un prestataire différent et suivre et contrôler la performance énergétique de son projet pour notamment identifier les responsabilités des différents intervenants en cas de la non atteinte de la performance énergétique prévue. Il s agira donc en partant de ce schéma de définir et de décrire les étapes d un projet d amélioration de la performance énergétique d un bâtiment, afin de disposer d un socle commun pour élaborer le processus global à mettre en œuvre pour : Définir une situation de référence (méthode d audit, de calcul et de recalage des consommations) Caractériser le projet d amélioration de la performance énergétique des bâtiments (définition du niveau de performance et de la procédure de mesure et de vérification) Contractualisation de la GPE Suivre la réalisation des travaux et les réceptionner Exploiter le bâtiment et suivre la performance, déterminer l origine des écarts de performance énergétique et la responsabilité éventuelle des intervenants du projet et des occupants du bâtiment Activités à mener Le schéma concernera les projets d'amélioration de la Performance énergétique dans les Bâtiments tertiaires et habitat collectif dans leur ensemble, il considérera leur positionnement dans une démarche générale de SME selon EN ISO On s'attachera notamment à décrire la manière dont les intrants et les extrants (input /output) des Actions d'amélioration de la Performance Energétique seront utilisés de / vers le SME lorsque celui-ci est mis en place. Cette approche devrait permettre de clarifier les aspects communs (référence et audit patrimonial) et leur déclinaison au particulier : démarche(s) d'ape de type projet, par opposition à la démarche SME qui n'est pas limitée, à priori, dans le temps. Ainsi, les aspects de suivi à long terme de la performance et des dérives, qui par nature sont à la fois propres à un projet d'ape (cas général pour lequel la période de suivi peut être liée au temps de retour sur amortissement des investissements de l'ape) mais aussi et surtout à une démarche plus générale de SME posent en général le problème de l'affectation des tâches de monitorage à moyen et long terme. Le projet GPE permettra ainsi de donner une réponse claire et féconde à ce problème que l'on rencontre aujourd'hui auprès d'utilisateurs "avancés". Le cadrage général du Projet mettra en avant les points lacunaires déjà recensés par des utilisateurs de Plans de M&V et établira un listing des priorités du projet. Ainsi, les méthodes existantes par ailleurs et ayant fait leur preuve, ne devraient pas faire l'objet d'une priorité élevée, alors que des Page 5 sur 70

6 lacunes clairement identifiées telles que l'absence de données pertinentes dans la situation de référence, les notions de contributions multiples et de gestion des changements par rapport à la situation de référence devraient bénéficier des compétences et des ressources des deux Groupes de travail. Il sera nécessaire, par ailleurs, de décrire le jeu pertinent de caractéristiques pour caractériser la typologie visée par la tâche 1.2 et improprement dénommée typologie des bâtiments. Cette typologie des "situations rencontrées" comprend un mix qui met en œuvre, entre autres, les conditions initiales de la construction du bâtiment, les objectifs, l'usage, les partenaires professionnels, le type d'occupation, les aspects liés à l'exploitation maintenance etc. elle conduit généralement à une segmentation "verticale" dictée par les usages plutôt que par les formes de construction. Le cadre général précisera également la distinction devant être établie entre processus de garantie de la performance par l'engagement d'un sachant sur un ensemble de solutions techniques ou procédurales, de celui de la mesure et la vérification de l'atteinte de cette performance. L'expérience actuelle dans de nombreux pays montre en effet une nette confusion entre ces deux aspects par de nombreux acteurs, y compris parmi les experts. Cette distinction aura pour but de préciser, ou faire préciser dans les livrables de chaque tâche, ce qui est pertinent pour chacun de ces deux processus ainsi que les limites qui devront ensuite être réutilisées dans les tâches des "phases" 7 et 8. Processus de la tâche : Cette tâche se déroulera en quatre étapes principales: 1. Atelier préparatoire avec le groupe utilisateurs afin de déterminer le vocabulaire et les bases communes pour l'ensemble des échanges ultérieurs au cours du projet de GPE. 2. atelier critères et segmentation avec des contributeurs des groupes utilisateurs et autres issus des groupes de travail chercheurs 3. rédaction du programme et du schéma 4. validation par l'ensemble des groupes Partenaires IBTECH - CS2E MANEXI Rôle De telles approches guide existent déjà (Guide du CS2E, Leitfaden fur EPC, FEMP, etc.). L élaboration de ce schéma procédural permettra, lors des interactions avec le Groupe utilisateurs, de mettre en lumière les éléments sur lesquels un investissement plus important devra être consenti. IBTECH assurera l'animation des groupes de travail et participera à la rédaction du document de synthèse. Nous participerons à l animation des 2 ateliers et établirons les comptes-rendus. Nous participerons à l élaboration du document de synthèse (relecture et mise en page)*. Décomposition de la charge : Préparation atelier 1 0,5 Préparation et animation menées par Daniel Participation atelier 1 1 Prise de notes Compte-rendu atelier 1 1 Préparation atelier 2 0,5 Préparation et animation menées par Daniel Participation atelier 2 1 Prise de notes Compte-rendu atelier 2 1 Relecture de la synthèse et mise en page 2 Livrables Date cadre général révisé après interaction auprès des différents groupes 30/08/2012 Page 6 sur 70

7 Tâche n : Typologies de bâtiments COSTIC Objectifs de la tâche : 01/04/ /05/2012 Le premier objectif de cette phase est de définir une typologie des bâtiments au sens de la performance énergétique, c est-à-dire représentant une classe de bâtiments pour laquelle la performance énergétique peut être caractérisée au moyen d un même dispositif instrumental minimal. La définition de la typologie de bâtiments, nécessite d identifier les critères à prendre en compte (nature de bâtiments, taille, types d équipements, usages, etc). Le second objectif de cette tâche est de définir les types de bâtiments prioritaires pour notre projet, à savoir ceux qui représentent une cible privilégiée pour une caractérisation simplifiée de la performance énergétique. Un effort particulier sera porté sur la recherche de cibles particulièrement énergivores, susceptibles de faire l objet de réductions sensibles des consommations énergétiques. En plus des critères liés à la nature du bâtiment et à certaines de ses caractéristiques, il conviendra de définir les schémas organisationnels envisageables pour la mise en œuvre de la GPE. Ce point sera traité en coopération avec le groupe utilisateur et intégré dans les activités de la tâche 7.1. Le choix d un mode ou d un autre peut conduire à la mise en place de méthodologies différentes, qu il conviendra d expliciter. Activités à mener Dans le cadre de notre projet, la notion de typologie est la combinaison de plusieurs critères : Typologie = Secteur x Système x Situation On entend par «Situation» à la fois le jeux d acteurs, la situation initiale, l objectif performantiel, la nature du cadre contractuel des projets de garantie de performance énergétique pouvant être rencontrés. Il s agit dans cette tâche à la fois de balayer le champ des possibles et, dans un deuxième temps, de hiérarchiser les situations à traiter de manière prioritaire. Cette tâche sera menée en relation étroite avec la tâche 1.1, la tâche 7.1 et le groupe Utilisateur. Afin de ne pas multiplier les réunions, il est proposé de s appuyer sur les ateliers prévus dans la tâche 1.1 pour l échange avec les contributeurs (a minima avec les responsables de tâches) des tâches 1.1 et 7.1. Concernant la prise en compte de l avis du groupe Utilisateur, il est proposé de recueillir leur avis sur la question des typologies qu ils souhaiteraient voir traiter à l aide d une courte enquête, d en faire la synthèse, de recouper avec les échanges avec les autres tâches puis de revenir vers le groupe Utilisateurs avec une proposition argumentée. Le Costic aura en charge de collecter les informations utiles, d en faire la synthèse et de formuler des propositions de description d une typologie et de choix de situations à traiter de manière prioritaire et d échanger avec le groupe Utilisateurs et les pilotes des tâches 1.1 et 7.1. Les autres contributeurs de la tâche amenderont ces propositions sur la base de leur expérience propre. Partenaires CETE OUEST Rôle A l instar des autres contributeurs, le CETE de l ouest participera à la définition des typologies de bâtiments que ce soit sur les physiques et performantiels ou Page 7 sur 70

8 organisationnels. Le CETE de l Ouest se basera sur l analyse des audits et méthodes de calcul qu il a effectué dans le cadre des audits des bâtiments de l Etat de la région Pays de la Loire, sur ses compétences concernant les distinctions des comportements thermiques des bâtiments selon les dates de construction, notamment le bâti ancien d avant 1948 qui se caractérise, entre autres, par une forte inertie et dont les modèles de calcul actuels ne prennent pas en compte ses spécificités ainsi que sur son rôle d assistance à maîtrise d ouvrage pour des opérations de réhabilitation. COSTIC Dans le cadre de notre projet, la notion de typologie est la combinaison de plusieurs critères : Typologie = Secteur x Système x Situation Secteur : Il a été évoqué en réunion de traiter les secteurs suivants : Habitat collectif (habitat social et copro) et petit tertiaire. Pour cette dernière famille, il faudra restreindre le périmètre à des sous-familles du tertiaire à déterminer. Systèmes : Configuration des solutions énergétiques (par exemple, distinguer les cas de chauffage individuel des cas de chauffage collectif) Situation : jeux d acteurs, objectif performantiel, nature du cadre contractuel des projets de garantie de performance énergétique pouvant être rencontrés Ce travail de définition de typologie sera mené sur la base des connaissances terrains des partenaires du projet et en concertation avec le groupe utilisateurs. Le Costic pourra être force de proposition et collecter les remarques et commentaires. ARMINES Contribution concernant l identification de particularités pouvant conduire à la mise en œuvre de méthodes différentes, en particulier prise en compte des échanges entre zones thermiques et modélisation de l inertie thermique. Expériences antérieures : étude pour la DHUP sur les outils de diagnostic de performance énergétique (études de cas sur différents types de bâtiments) Livrables Date Typologie des bâtiments résidentiels 01/06/2012 Typologies des bâtiments Tertiaires 01/06/2012 Page 8 sur 70

9 Phase n 2 : Définition de la méthode d audit énergétique CETE OUEST 01/04/ /07/2013 Objectifs Cette seconde phase s attachera à définir les outils et la méthode pour caractériser l état initial du bâtiment, à déterminer les travaux à réaliser et définir l objectif de performance sur lequel portera la Garantie de performance énergétique. Enfin, elle précisera la méthode de suivi des travaux et de réception de ceux-ci afin de dresser un état des lieux précis après travaux avec vérification de la conformité des travaux à ceux définis pour l objectif de performance à atteindre. Cette méthode représentera la première étape du protocole de mesure et de vérification qui sera entièrement défini dans la phase 6 notamment la tâche 6.3. La méthode définie pourra être testée sur des bâtiments représentatifs de la typologie retenue. Tâche n : Caractérisation de l état initial : Recueil des données / simulation / recalage des données CETE OUEST Objectifs de la tâche : 01/04/ /01/2013 L objectif est de caractériser la situation initiale avant travaux : pour cela il est nécessaire d identifier les caractéristiques énergétiques du bâtiment et de ses équipements. Il s agit donc de définir les mesures qui peuvent être opérées visuellement avec suffisamment de précision de celles qui nécessitent une instrumentation. En dehors des aspects purement techniques, les conditions d utilisation du bâtiment, les comportements et les besoins spécifiques des usagers seront étudiés afin d en tenir compte lors de la phase de conception et de définition de l objectif de performance et tout au long du projet de GPE. Cette caractérisation sera étudiée en fonction de la nature du bâtiment ciblé. Cette tâche devra être menée en concertation avec la phase n 3 afin de collecter les données nécessaires au travail de simulation avec le degré de précision adéquate et la phase n 4 qui étudiera et caractérisera notamment les écarts entre mesure et prévision. Le travail de simulation et de recalage de données nécessaire pour finaliser la caractérisation de l état initial est conduit dans les phases n 3 et 4 dédiées à une évaluation des modèles de simulation et des méthodes de caractérisation des écarts mesures/prévisions. Page 9 sur 70

10 Activités à mener Pour chacune des typologies identifiées dans la tâche 1.2, les travaux suivants seront menés: L'établissement d'une liste de caractéristiques à récolter et le procédé permettant cette récolte. (constat visuel, instrumentation, questionnaire, entretien, etc.). Cette liste comprendra toutes les informations nécessaires à la compréhension du fonctionnement énergétique du bâtiment à l'état initial et à sa modélisation: le bâti (Enveloppe, matériaux, zonage thermique, etc.). les équipements (chauffage, ECS, ventilation, etc.). l'éclairage. les différentes consommations (gaz, électricité, bois...): Factures, relevés. l'occupation à l'état initial et les prévisions d'occupation après réhabilitation (questionnaires, enquêtes...). L'évaluation des différentes méthodes de relevé géométrique de l existant. L'évaluation des méthodes d identification des matériaux de l existant, en particulier des méthodes se référant à des typologies constructives (année de construction ). L'usage des maquettes numériques dans la modélisation de l'existant et la mise en œuvre d'outil numérique de reconnaissance géométrique pour réduire les incertitudes liées aux métrés lors de recueil de données (en lien avec la phase 3). L analyse des différents paramètres identifiés selon les critères suivants: leur impact sur les variables d intérêt (consommations et confort) en réalisant une étude de sensibilité, leur incertitude, leur difficulté de recueil et le coût du recueil (dans la cas de mesure) et proposition d'intervalle de variations des données d'entrée. Un rapport sera produit par chacun des contributeurs à l issue de leurs analyses respectives. Le responsable de tâche s appuiera sur ces rapports pour réaliser une synthèse et proposer ainsi, en concertation avec l ensemble des contributeurs, une méthode d audit cohérente. Partenaires CETE OUEST TBC IFSTTAR Rôle En lien avec la tâche 3.1, l objectif est d estimer l impact des méthodes de caractérisation de l état initial sur la précision du calcul prévisionnel et de le mettre en balance avec leur coût. Le CETE de l'ouest contribuera à l'identification des paramètres les plus influençant et leur précision en réalisant des études de sensibilités sur les variables d entrée. Il participera à l établissement de la liste de caractéristiques à récolter pour le bâti et l occupation. En assurant la coordination de la tâche 2.1, le CETE de l ouest, en concertation avec les autres contributeurs, analysera et fera la synthèse des différentes méthodes testées afin d aboutir à une méthode cohérente d audit. La caractérisation de l état initial c est en priorité l identification précise sur les plans géométriques et des constituants de l ouvrage à rénover. Cette identification se doit d être précise et fiable afin que le modèle de calcul utilisé pour le diagnostic initial et pour le calcul de performance post travaux soit correct. Nous proposons dans ce cadre de travailler sur : l évaluation des différentes méthodes de relevé géométrique de l existant avec une attention particulière aux méthodes liées à la maquette numérique ; l évaluation des méthodes d identification des matériaux de l existant, en particulier des méthodes par analyse statistique se référant à des typologies constructives (année de construction / typologie de référence) ou par investigation plus ou moins invasive. L IFSTTAR contribuera à l analyse systématique des différents paramètres selon trois critères: leur impact sur les variables d intérêt (étude de sensibilité), leur incertitude et leur difficulté de recueil. On établira pour les principales données Page 10 sur 70

11 MANEXI DE LUMINAE d'entrée, leur incertitude et leur impact sur les variables d'intérêt. Pour les données d'entrée les plus critiques (incertitude et impact élevés) nous étudierons le potentiel des méthodes inverses couplées à un modèle à réduire les erreurs propagées. Outre une vaste étude bibliographique, nous nous appuierons sur des outils de simulation dynamique et de calcul de sensibilité. Nous proposerons nos grilles de relevés terrain actuelles, que nous comparerons éventuellement avec celle de partenaires (Bouygues par exemple sur le CPE des écoles de Paris), en évaluant l incertitude typiquement attachée à chaque caractéristique, en situation d audit réel. Ces éléments pourront ainsi être croisés avec les conclusions des partenaires de la tâche sur la sensibilité des modèles à ces caractéristiques («variables» dans les modèles). Nous établirons alors des préconisations pour améliorer la fiabilité des relevés/saisie des paramètres (à la frontière avec la tâche 3.3). Détail de la contribution : -Etablissement de la liste des caractéristiques relevées sur le terrain -Evaluation de l'incertitude relative à chaque caractéristique -Comparaison/analyse critique de celles de partenaires -Réunion d'échanges sur les résultats des partenaires en termes de sensibilité -Etablissement d'une partie du livrable concernant l'écart entre les "besoins" de relevés liées à la sensibilité des modèles aux paramètres et la réalité du terrain, et établissement de préconisations le cas échéant. La caractérisation de l'état initial a pour objet principal de mettre les acteurs en capacité de définir l'objectif de performance. 3 éléments concourent à l'état actuel sur le plan énergétique : le bâtiment lui-même (et son environnement), les équipements et le comportement des usagers. Dans le cas de rénovation lourde tel qu'elles sont envisagées dans notre projet, il est probable qu'une grande partie du bâtiment sera modifiée, que les équipements seront changés et le comportement des usagers peut évoluer. Deux hypothèses de travail sont envisageables de notre point de vue : Une caractérisation fine de l'état initial par l'élaboration d'un modèle numérique complet intégrant l'ensemble des caractéristiques du bâtiment et de comportement des usagers (tant que faire se peut). Cela suppose un travail important de recueil de l'ensemble des caractéristiques nécessaires. Dans cette hypothèse, De Luminae participera à la détermination des éléments nécessaires à la caractérisation de l'état initial et au choix de méthodes de collecte pour les éléments ayant un impact sur l'éclairage. Une hiérarchie de paramètres est alors définie, ainsi qu'un degré de précision souhaitable. A l'opposé, on peut considérer que cet état initial sera tellement transformé par la rénovation qu'il importe peu d'en faire une caractérisation fine. Dans ce cadre, il importe alors de travailler plus spécifiquement sur 2 points : l'identification des postes de consommation énergétique : Dans l'état initial, les postes de consommation ne sont sans doute pas séparés avec la précision souhaitable dans le cadre d'une GPE. La caractérisation de l'état initial doit permettre d'évaluer ces consommations poste par poste pour définir les objectifs de performance. Dans ce cadre, nous pouvons travailler sur l'estimation de l'apport actuel de l'éclairage naturel. le comportement actuel des usagers : en effet, celui-ci ne fait pas directement l'objet "d'une rénovation", il sera toutefois modifié par les travaux sur le bâtiment. Il s'agit donc d'un élément important qui évolue sans que ces évolutions ne soient définies à l'avance. Il doit donc être analysé pour permettre de définir l'objectif de performance et les éventuelles actions à mener pour infléchir des comportements si cela s'avère souhaitable. Contributions de De Luminae : Sur les relevés des caractéristiques de l'état initial liées à l'éclairage naturel. Sur les techniques d'identification des caractéristiques des matériaux qui impactent l'éclairage. La sensibilité à l'imprécision sur les caractéristiques. Il s'agit là de lister des caractéristiques d'éléments qui jouent un plus ou moins grand rôle dans la précision des résultats futurs des simulations et donc sur lesquels un effort de recueil doit être fait. Page 11 sur 70

12 CERTOP - CNRS La caractérisation de la situation initiale, l identification des voies de progrès et des travaux à réaliser, ainsi que la définition des objectifs de performance passent par une analyse fine des modes de vie et des comportements d usage de l énergie. La conception des bouquets de travaux et des objectifs ne peut se faire de manière abstraite, indépendamment des utilisateurs et de leurs logiques d action en matière de confort et de maîtrise de l énergie. De manière empirique, nous proposons. : 1) d'identifier, à partir des connaissances existantes, les éléments à prendre en compte dans la méthode de caractérisation de l'état initial, des travaux et des objectifs de performance. Cette phase du travail s appuiera (ou sera menée en parallèle) avec la synthèse bibliographique prévue dans la Tâche ) Tester, in situ, la pertinence de la ou des méthodes d analyse des comportements pour caractériser à la fois : 1) les comportements et modes de vie avant travaux de manière à intégrer dans l analyse les éventuels changements pouvant impacter les consommations d énergie mesurées après travaux ; 2) les besoins spécifiques des usagers à prendre en compte dans la conception des travaux à réaliser et la définition des objectifs de performance. Livrables Méthode d audit permettant l'identification des caractéristiques initiales du bâtiment : Vérification et mesure des caractéristiques thermiques et lumineuses d un bâtiment existant Date 08/01/2013 Tâche n : Conception de l opération et définition de l objectif de performance ARMINES Objectifs de la tâche : 01/04/ /03/2013 Cette tâche vise à décrire la méthodologie de conception de l opération et de définition de l objectif de performance. Elle devra comporter à minima trois étapes : 1. Identifier les voies de progrès et les travaux à réaliser : Cette phase s appuiera sur la caractérisation de l état initial et repose sur la modélisation de la performance du bâtiment avant travaux et le test de différentes variantes d amélioration à partir de cette modélisation. Cette phase relève de la responsabilité des acteurs en charge de concevoir l opération de la rénovation du bâtiment. 2. Prédire le niveau de performance atteignable : Cette phase repose sur la modélisation des performances du bâtiment avec le bouquet de travaux finalement choisi. Toutefois, la fiabilité de prédiction de la consommation après travaux et la hiérarchisation des solutions envisagées dépend de la fiabilité du calcul avant travaux. C est pourquoi, la tâche s effectuera en lien avec le test de la fiabilité et de la précision de plusieurs modèles de calcul réalisée en phase n 3 : les calculs menés dans la tâche 2.2 alimenteront les tests menés dans la tâche Définition de l objectif de performance : Sur la base des différents scénarios techniques et des niveaux de performances atteignables, il s agira de définir l objectif de performance du projet en tenant compte des facteurs externes qui peuvent influencer la performance énergétique (en liaison avec les travaux de la phase 4), la pérennité des performances des matériaux et équipements mis en œuvre (tâche n 7.1) et des contraintes du projet économiques, organisationnelles, etc. En liaison avec la Tâche n 6.3, il s agira également de prédéterminer les exigences concernant le plan de mesure et de vérification. Page 12 sur 70

13 Activités à mener Les mesures d amélioration les plus courantes seront recensées afin de constituer une check list pour les opérations de réhabilitation énergétique. Les deux études de cas sélectionnées dans la tâche 4.1 seront analysées. Des simulations thermiques et des calculs d éclairage seront effectués pour au moins 2 scénarios de réhabilitation (par exemple facteur 2 et facteur 4 de réduction des consommations) afin de déterminer des intervalles de performance en intégrant les incertitudes sur les paramètres estimées dans la tâche 2.1. Les performances seront évaluées pour un climat type et un comportement conventionnel, à définir en lien avec la tâche 4.2. Les résultats obtenus sur les études de cas seront analysés et une contribution à un guide méthodologique sera proposée en ce qui concerne la définition de l objectif de performance et des recommandations pour intégrer la garantie de performance énergétique dans le processus de conception. Partenaires ARMINES CETE OUEST DE LUMINAE Rôle Animation d un groupe de travail, organisation de réunions, coordination de la rédaction du rapport Apport : Expérience dans le cadre du projet CIBLE (identification de mesures de réhabilitation, prévision des performances et définition des objectifs) Proposition d une méthodologie sur la base d expériences antérieures, discussion avec les partenaires, analyses d incertitude permettant de définir des intervalles de performance et ainsi de contribuer à la définition des objectifs et du plan de mesure et vérification. L activité de recherche proposée consiste, sur une ou plusieurs études de cas, à évaluer différentes mesures de réhabilitation par simulation thermique dynamique. Un outil de simulation multizones, Comfie, sera utilisé afin de prendre en compte la présence éventuelle de locaux défavorisés (par exemple situés sous la toiture, donc plus déperditifs, et/ou orientés au nord). En cas de chauffage collectif, assurer le niveau de confort souhaité dans ces espaces conduit en général à surchauffer les autres locaux. Les échanges thermiques entre zones peuvent alors influencer le bilan, et les priorités entre les différentes mesures d amélioration (dans l exemple cidessus, le calcul en multizones donnera une priorité plus élevée à l isolation de la toiture qu un calcul en monozone qui ne prendrait pas en compte la surchauffe dans les étages courants). Une liste standard de mesures d amélioration sera élaborée avec les partenaires de la tâche. La performance atteignable n est pas la simple addition des réductions de consommations obtenues pour chaque mesure. L ordre dans lequel les différentes mesures sont mises en œuvre est important et ce point sera abordé. En lien avec la phase 4, des intervalles de variation seront définis pour les paramètres incertains (en particulier ceux liés au comportement des occupants et à la qualité de la mise en œuvre) afin d étudier une plage d incertitude de la performance, et ainsi d aider à l expression de la consommation garantie. Livrables : Recensement des améliorations concernant l enveloppe (thermique) Présentation de l étude de cas réalisée Proposition d intervalles de variation pour les paramètres incertains concernant l enveloppe Le CETE de l'ouest propose de participer à la réalisation de simulations selon les typologies et les outils retenus afin de déterminer les niveaux d'exigence et la hiérarchisation des interventions. Cette tâche se fera en lien avec les tâches 2.1 et 4.3. Livrables : Présentation de l étude de cas réalisée Rédaction du du guide méthodologique correspondant à la tâche 2.2 On se place dans la situation d'un groupe chargé de la rénovation composé d'un architecte et d'une équipe "énergétiquement consciente". En conception architecturale, il ne s'agira pas d'échanger progressivement, en un pour un, des éléments pour améliorer la performance énergétique et d'en tester les apports Page 13 sur 70

14 (d'autant que la morphologie peut aussi changer, atriums, double peau, etc ). L'architecte va réaliser une conception architecturale, assisté par des collaborateurs ou BET spécialisés dans les domaines techniques. Si des variantes peuvent se dégager sur des éléments techniques, il est peu probable qu'il y ait des variantes de conception menées en parallèle. Nous sommes donc dans la situation de rechercher une "évaluation progressive", plutôt que de variantes en parallèle, en fonction de l'avancement de la conception architecturale. Dans ce cadre, De Luminae travaillera sur la caractérisation de l'objectif de performance et de l'incertitude associée en fonction de l'avancement de la conception et de la prise en compte des facteurs externes, les changements dans les matériaux, etc. CSTB Contributions de De Luminae : * Simulation d'éclairage pour les cas identifiés. * Hiérarchisation des interventions. Livrables : Recensement des améliorations concernant l éclairage Présentation de l étude de cas réalisée Proposition d intervalles de variation pour les paramètres incertains concernant l éclairage La contribution du CSTB portera sur la réalisation de simulations avec le logiciel ThCE-ex sur les cas retenus en mettant l accent sur les systèmes énergétiques, afin de déterminer les niveaux d'exigence et la hiérarchisation des interventions. Livrables : Recensement des améliorations concernant les systèmes énergétiques Présentation de l étude de cas réalisée Proposition d intervalles de variation pour les paramètres incertains concernant les systèmes énergétiques Proposition d intervalles de variation pour les paramètres incertains concernant les systèmes énergétiques Livrables Rapport intégrant le recensement d améliorations énergétiques, la présentation des travaux et des résultats concernant les études de cas, et la contribution à un guide méthodologique concernant la définition de l objectif de performance et l intégration de la garantie de performance énergétique dans le processus de conception. Date 30/03/2013 Tâche n : Définition de la méthode de suivi et de réception (Commissioning) COSTIC Objectifs de la tâche : 01/06/ /10/2012 Cette tâche vise d une part à caractériser la situation après travaux (conformité des travaux par rapport à ceux prescrits) et d autre part, à vérifier le niveau de performance atteint en vérifiant l ensemble des indicateurs de performance énergétique définis lors des phases n 1 et 3. Pour cela, il conviendra d identifier : les contrôles à effectuer en cours de chantier qui pourront relever de l auto-contrôle dans le cadre d une démarche qualité par les entreprises en charge de la réalisation; Page 14 sur 70

15 les vérifications à effectuer à la réception : constats visuels ou mesures pour celles qui ne peuvent être quantifiées visuellement avec suffisamment de précision La vérification du niveau de performance atteint reposera sur la modélisation des performances du bâtiment après travaux conduits lors de l audit. Activités à mener Une étape essentielle de la procédure de GPE consiste à s assurer de la conformité des travaux et des réglages réalisés aux hypothèses de conception. Cette tâche consistera à travailler sur le thème du commissioning, des méthodologies de suivis et de réception de travaux et de mise au point. Les activités menées dans cette tâche seront les suivantes : - Mise en commun des expériences, des méthodes connues, des documents disponibles : tous les contributeurs - Définition du contenu et du sommaire détaillé d un guide méthodologique sur le champ couvert par la tâche: tous les contributeurs - Rédaction du guide : COSTIC / TBC / Véolia (contributions à parts égales) + De Luminae pour la partie éclairage - Relectures, validation : tous les contributeurs + groupe Utilisateur Partenaires COSTIC TBC Rôle En réponse à l objectif de performance fixé, les travaux d amélioration sont déterminés. La prise en compte de ces améliorations dans l estimation de la performance future s appuie sur une description technique des solutions envisagées : nature de l intervention, caractéristiques nominales des produits, ainsi que des hypothèses portant sur la mise en œuvre et le réglage de la solution ont été effectuées. C est pourquoi, le commissioning doit permettre d identifier les dérives portant sur: - les spécifications techniques intrinsèques d une solution (par exemple un équipement de marque X a été remplacé par un équipement de marque Y) - la mise en oeuvre et la mise au point Dans le but d optimiser le coût de la phase de commissionnement, des seuils de criticités doivent être développés pour déterminer les points de contrôle propre à chaque solution. Les dérives doivent être hiérarchisées par leur récurrence et par leurs impacts sur les indicateurs de performance et doivent être reliées à la solution investiguée. Par conséquent, la sélection des principales dérives de réalisation d une solution doit s appuyer : - Sur l analyse des différentes méthodes d audit de la tâche 2.1 (faisabilité technico-économique, fiabilité, compétences) - Sur des supports existants de commissionning - Sur l impact simulé de dérives de réalisation (variation des indicateurs de performance de la phase 1 et 3) - Sur les connaissances des participants portant la mise au point des installations de génie climatique. - Sur les solutions prescrites et retenues dans les «bâtiments exemples» utilisés lors de la tâche 2.4. Le Costic se propose dans cette tâche : - De réaliser une analyse bibliographique des travaux portant sur le commissionning, ainsi que sur le thème de l auto-contrôle - D animer le groupe de travail des contributeurs à cette tâche - De rédiger une synthèse des travaux menés par les différents contributeurs. Les méthodes de commissionning doivent être également adaptées à la réception Page 15 sur 70

16 CETE OUEST VEOLIA Environnement des travaux liés à l enveloppe du bâtiment et cette réception ne peut à notre sens pas se limiter à un test d étanchéité. Nous proposons de travailler plutôt une méthodologie de réception graduelle des différentes étapes du chantier ce qui passe par : - la mise en place d une méthodologie de réception des ouvrages avec détail des points de contrôles nécessaires - le possible usage de la maquette numérique en phase chantier comme référence et support de contrôle étape par étape Contribution de TBC : - participation à l élaboration d une méthode de suivi et réception en cours de chantier - identification et proposition des jalons clefs d une opération et des points de réception essentiels Le CETE propose de mettre à profit son expérience de suiveur des démonstrateurs PREBAT et notamment son expérience de suivi de chantier. Il pourra contribuer également sur les tests d'étanchéité et sur les points de vigilance (à vérifier impérativement) lors de la réception de l'ouvrage. Objectifs de la tâche : Mettre en œuvre, à travers un plan de Commissionning, une procédure d assurance qualité afin de vérifier la bonne mise en œuvre des systèmes Etat de l art : Les plans de Commissionning sont des outils de gestion du processus de Commissionning. Ils décrivent et ordonnent les tâches à effectuer sur l ensemble du cycle de vie du bâtiment et plus spécifiquement sur les systèmes techniques. Ils permettent d identifier les actions majeures à réaliser pour atteindre la performance souhaitée. Le plan sera adapté au niveau de Commissionning que l on souhaite réaliser. Connaissances indispensables à la réalisation de la tâche : Connaissance de l énergétique et de la thermique du bâtiment Connaissance de chaque système et de leurs modes de régulation associés Connaissance des méthodes et des outils de Commissionning Moyens utilisés : Check list La checklist est le plus basique des plans de Commissionning. Elle se contente de vérifier que les actions critiques ont bien été effectuées. La simplicité d une liste de vérification ne nécessite pas l utilisation d un logiciel auquel les acteurs devraient être formés. Elle peut être utilisée lors de projets où le niveau de commissionnement est faible et permet au gestionnaire de mettre en place une procédure qualité minimale Les modèles standards Les modèles standards offrent un niveau de détail plus important que la checklist. Ils proposent des séries de tâches détaillées adaptées à la spécificité du projet en fonction de 3 critères de choix (la taille du bâtiment, la complexité du système CVC, le niveau de risque accepté) La matrice de contrôle qualité La matrice de contrôle-qualité présente un niveau de détail encore plus élevé puisqu elle recense l ensemble des tâches de Commissionning à réaliser durant toutes les phases du cycle de vie d un bâtiment et prend en considération les aspects organisationnels, méthodologiques, budgétaires, réglementaires et temporels. La structure de la matrice s organise selon deux axes : les phases du cycle de vie du bâtiment horizontalement et les aspects de contrôle-qualité verticalement Description des travaux : Les travaux de VEOLIA dans cette tâche consisteront à : Identifier le niveau de Commissionning que l on souhaite mettre en œuvre (faible, standard, avancé) Choisir le plan de Commissionning adapté Définir les objectifs et des indicateurs de performances spécifiques aux systèmes sélectionnés Page 16 sur 70

17 BOUYGUES BATIMENT DE LUMINAE Elaborer le plan de Commissionning Identifier les outils à utiliser pour le Commissionning Véolia traitera plus particulièrement le Commissionning des équipements énergétiques et contribuera au livrable de la tâche en produisant un rapport rendant compte de ces travaux et réflexions sur ce point bien précis. Une GPE peut être prise si les travaux sont conformes aux études de conception. Pour ce faire un suivi des travaux doit être réalisé et une phase de test doit être réalisée à la fin de ces travaux. Ces phases de commissioning sont aujourd hui écrites et seront mises à disposition du groupe. Nous proposons alors d'établir une liste des paramètres à vérifier pendant les travaux et avant réception de ces derniers afin de s'assurer que les solutions mises en œuvre sur chantier sont conformes à ce qui a été prévu en phase conception. Il s'agira également de définir dans ce plan de commissioning la manière dont les paramètres sont vérifiés. Ces paramètres peuvent se scinder en au moins 3 catégories : - Les paramètres bâtimentaires : Epaisseur et conductivité des isolants réellement mis en place, caractéristiques réelles des menuiseries, Etanchéité à l'air du bâtiment (test porte soufflante par exemple),... - Les paramètres systèmes : Coefficients de performance des systèmes de confort mis en place, Puissances installées (éclairage, CTA, etc...), régulations... - Les paramètres d'usage : Vérification de la mis en place d'un plan de communication, actions de contrôle de l'usage du bâtiment, etc... Nous proposons également de mettre en place une procédure quant à la vérification des ces paramètres : - Plannings des vérifications à effectuer selon le phasage travaux. - Documents à récolter. - Méthode de tests lorsque le visuel ne suffit pas ou lorsque l information manque. - De Luminae contribuera sur les éléments à identifier lors des contrôles durant la phase de réalisation et à la réception pour les parties qui influent sur la consommation énergétique pour l'éclairage. Les éléments après travaux différents de ceux modélisés doivent être spécifiés et puis réintégrés dans le modèle de simulation conçu pour l'opération de rénovation et leur impact doit être mesuré en regard de l'objectif de performance défini. Contributions de De Luminae : * Participation à la structuration du guide (sommaire, expériences, etc.) * Rédaction de la partie relative à l'éclairage. Livrables Date Livrable 1 : Plan de Commissionning 01/10/2012 Livrable 2 : Descriptifs des outils à utiliser pour mettre en œuvre le plan de 01/10/2012 Commissionning Tâche n : Test de la méthode d audit énergétique, de conception et de définition de l objectif de performance COSTIC 01/03/ /10/2013 Page 17 sur 70

18 Objectifs de la tâche : La méthode définie au cours des tâches n 2.2 et 2.3, avec l appui des phases n 3 et 4, sera testée sur les «bâtiments» proposés par les membres du groupe Utilisateurs ou d éventuels partenaires des membres du groupe Recherche. Ce test permettra de vérifier la faisabilité technique et économique de la méthode, de validité du niveau de précision et de fiabilité de la méthode ainsi que de contrôler la pertinence des choix proposés pour les modèles de calcul. Ce test permettra également de vérifier l acceptabilité de la méthode par les acteurs de la filière en charge de la mettre en œuvre. Activités à mener La tâche 2.4 est une tâche d application des tâches amont plus méthodologiques. Les activités menées dans cette tâche seront les suivantes : En relation avec le groupe Utilisateurs et certains membres du groupe Recherche, identification de différents projets pouvant servir d appui à la réalisation de la tâche : tous les contributeurs + groupe Utilisateurs Sur la base des projets qui nous auront été proposés, choix d au moins deux projets: tous les contributeurs + groupe Utilisateurs Application sur les deux projets des méthodologies développées en amont concernant : 1. L audit et la définition des objectifs 2. Le suivi et la réception des travaux Remarque : il est proposé d appliquer la partie «audit / définition des objectifs» sur un premier projet et la partie «suivi et réception des travaux» sur un deuxième plutôt que l ensemble de la démarche sur deux bâtiments, et ce, pour tenir compte des contraintes de temps de notre projet de recherche. De même, il est proposé de décomposer le groupe de contributeurs de cette tâche en deux équipes, l une sur la partie audit et définition des objectifs, l autre sur le suivi et la réception des travaux. Collecte du retour d expérience, des remarques quant aux méthodes proposées par les tâches amont et rédaction d une synthèse à destination des autres tâches : COSTIC Partenaires BOUYGUES BATIMENT VEOLIA Environnement Rôle Après avoir sélectionné avec le groupe Utilisateurs les projets les plus pertinents et les plus représentatifs pour lesquels nous testerons la méthode définie au cours des tâches 2.2 et 2.3, BOUYGUES BATIMENT se propose de se positionner essentiellement sur la partie concernant le suivi et la réception des travaux. BOUYGUES BATIMENT apportera son retour d expérience récent de suivi et de réception des travaux sur des projets avec garantie de performance en construction neuve (PPP avec engagement énergétique en cours de réalisation). Nous évaluerons le chiffrage de cette méthode de suivi et de réception sur les différentes étapes du processus. Après avoir dressé un bilan des comportements des différents intervenants observés sur chantier face à cette méthode, nous proposerons également différentes actions pour en améliorer son acceptabilité. Objectifs de la tâche : La méthode définie au cours des tâches n 2.2 et 2.3, avec l appui des phases n 3 et 4, sera testée sur les «bâtiments» proposés par les membres du groupe Utilisateurs ou d éventuels partenaires des membres du groupe Recherche. Ce test permettra de vérifier la faisabilité technique et économique de la méthode, de validité du niveau de précision et de fiabilité de la méthode ainsi que de contrôler la pertinence des choix proposés pour les modèles de calcul. Ce test permettra également de vérifier l acceptabilité de la méthode par les acteurs de la filière en charge de la mettre en œuvre Etat de l art : Page 18 sur 70

19 Connaissances indispensables à la réalisation de la tâche : Connaissance des indicateurs et méthode élaborés dans les tâches 2.2 et 2.3 Connaissance des modèles de calcul choisi dans la phase 3 et la méthode de recalage dans la phase 4 Moyens utilisés : Ingénieur spécialisé en énergétique du bâtiment Fiches d'audit Objectifs : Vérifier la faisabilité technique et économique de la méthode, de validité du niveau de précision et de fiabilité de la méthode Vérifier l acceptabilité de la méthode par les acteurs de la filière en charge de la mettre en œuvre TBC Description des travaux : Véolia participera donc aux démarches d audit et de commissionning qui seront appliquées sur les deux projets retenus. Véolia contribuera au livrable de la tâche en formalisant le retour d expérience concernant la partie «Systèmes» qui pourra être tiré de ces deux expérimentations concrètes. Afin d évaluer la variabilité des prévisions et donc l assurabilité de la GPE il semble important de s assurer de la robustesse des prédictions de consommation énergétique et leur sensibilité à des variations représentant des erreurs de modélisation ou de réalisation. La question est la suivante : si l on suppose que le modèle de calcul est juste (cette question devra être soulevée en phase 2), une déviation entre la modélisation et la réalité (due à une erreur de modélisation, de réalisation ou de mesure géométrique) a-t-elle un impact mineur, majeur ou inacceptable. L évaluation de cette robustesse permettra de définir l erreur potentiellement inévitable et donc la marge d erreur de la GPE. Nous proposons donc de réaliser un recensement des sources d erreur potentielle en modélisation ou réalisation et d évaluer la sensibilité des prévisions à ces erreurs et ce sur un nombre limité de cas tests. COSTIC DE LUMINAE Contribution de TBC : - identification des sources et des marges d erreur dans le processus d audit et de conception (relevé ou mesure géométrique, nature des matériaux, saisie des donnée, interprétation des données, modélisation des ponts thermiques, ) - calcul de l impact de ces marges d erreur sur l incertitude du niveau de consommation issue du calcul (tout autre variabilité type météo ou comportement étant exclue) En synthèse des travaux de la phase 2 et de la phase 3, il sera demandé au groupe Utilisateurs de proposer des bâtiments sur lequel seront appliquées la ou les méthodes d audits définies en phase 2 et la modélisation des consommations à l aide d outils qualifiés en phase 3. Les sorties de cette tâche seront : - L identification et la caractérisation d un certain nombre de cas qui pourront être repris et complétés par les travaux d autres phases - La validation ou l amendement des méthodes proposées par les tâches amont - La proposition de document support (cahier des charges de l audit, rapport type, ) Le Costic pourra prendre en charge la réalisation d au moins un audit, assurera la coordination de la tâche et la rédaction d une synthèse. Dans le cadre du test des méthodes, nous pourrons contribuer sur les tests des modèles d'éclairage et l'analyse des résultats, en particulier pour ce qui concerne les grandeurs liées à l'éclairage et leur contribution à la consommation énergétique. Contribution de De Luminae : * Sur la partie Audit pour les parties relatives à l'éclairage. Applicabilité de la méthode et des techniques proposées sur la base des modélisations 3D du Page 19 sur 70

20 CERTOP - CNRS projet retenu. * Sur la méthode de suivi et de réception pour les aspects impactant directement l'éclairage naturel. Ces méthodes n'existant pas pour l'instant pour les aspects impactant l'éclairage, il est d'autant plus utile d'y participer pour en valider l'applicabilité. En articulation avec la tâche 2.1., il s agit ici d appréhender les conditions sociales d acceptabilité et d appropriation sociale de la méthode définie au cours des tâches précédentes, testée sur un panel de bâtiments. L objectif est ici d analyser ces premières applications de la méthode et les formes de confrontation de l outil avec les usagers et professionnels concernés. D un point de vue sociologique, ces objectifs invitent à s intéresser autant aux utilisateurs qu aux professionnels chargés de la mise en œuvre de la méthode : Du côté des usagers des bâtiments testés (utilisateurs et gestionnaires des bâtiments sélectionnés pour : 1) l audit et la définition des objectifs, 2) le suivi et la réception des travaux), il s agira de d évaluer la compréhension, la faisabilité et l acceptabilité de la méthode d'audit, ainsi que la capacité de la méthode à associer les usagers et à effectivement prendre en compte leurs pratiques d usage dans la conception et la définition des objectifs de performance (une dizaine d'entretiens). Du côté des professionnels qui auront en charge la mise en œuvre de la méthode, il s agira de saisir la manière dont ils s emparent ou peuvent s emparer des principes, outils et techniques proposés, comment la méthode s insère ou bouleverse les pratiques professionnelles, quelles difficultés rencontrées dans la mise en œuvre, quels atout à valoriser (savoirs, compétences, cultures professionnelles) ou quelles contraintes à lever pour favoriser l adoption généralisée de la méthode (son insertion socioprofessionnelle). Ces objectifs passent par une campagne d entretiens auprès des professionnels qui, sur les opérations sélectionnées, ont participé aux campagnes de test (une dizaine) Livrables Date Rapports des opérations test menées 01/10/2013 Note de synthèse des enseignements issus de la tâche 01/10/2013 Page 20 sur 70