Amélioration thermique de l habitat l existant RENOVATION DU QUARTIER FRANKLIN A MULHOUSE

Transcription

1 LYON 17 Janvier 2007 Amélioration thermique de l habitat l existant RENOVATION DU QUARTIER FRANKLIN A MULHOUSE Olivier SIDLER Sté

2 Quelle stratégie pour rénover r le parc de logements existant? Un indicateur : le changement climatique

3 ource: GIEC 2001 Et dans 100 ans?

4 Quelques degrés en plus, c est un changement d ère climatique Période glaciaire D immenses glaciers, épais de plusieurs km, recouvrent l Amérique et l Europe du nord. Le sol de la France est gelé en permanence, et inapte aux cultures On passe à pied sec de France en Angleterre : la mer est plus basse de 120 mètres! La température de l Europe est plus basse de 8 à 10 C mais celle des tropiques a peu varié Depuis le dernier maximum glaciaire, Il y a ans, la moyenne planétaire n a augmenté «que» de 5 C, mais notre planète a considérablement changé

5 Olivier Sidler Les conditions de l équilibre en CO2 de la planète Absorption annuelle : 3 milliards de tonnes de Carbone CO 2 Océan Pour une population de 6 milliards d individus, le rejet annuel ne peut dépasser 0,5 t. de Carbone/pers/an soit 1,8 t. de CO 2 /pers/an.

6 a démarche «Négawatt» Tendance négawatt Sobriété Efficacité Énergies renouvelables Cela consiste à supprimer les gaspillages absurdes et coûteux à tous les niveaux de l organisation de notre société et dans nos comportements individuels. Elle s appuie sur la responsabilisation de tous les acteurs, du producteur au citoyen. Il faut réduire le plus possible les pertes lorsqu on utilise ou transforme l énergie. Il est possible d ores et déjà de réduire d un facteur 2 à 5 nos consommations d énergie avec les techniques existantes. Le solde énergétique doit maintenant être couvert par les ENR. Elles sont inépuisables et leur impact sur l environnement est faible. Elles viennent toutes du soleil. Il est encore là pour 5 milliards d années. Source : Negawat

7 Olivier Sidler Demande d éd électricité de la famille Sidler Electricité [kwh/an] Sobriété + efficacité Réduction par 16 de la demande au réseau 0 Consommation d'une famille moyenne de 4 personnes (hors usages thermiques) Consommation de la famille Sidler Production photovoltaïque 250 Electricité achetée à EDF

8 Les objectifs nécessaires pour diviser par 4 les consommations d énergie dans les bâtiments 1 Chauffage et eau chaude sanitaire (énergie primaire en kwh/m².an) Secteurs Usages Bâtiments anciens avant 1975 Bâtiments neufs Ensemble Valeurs cibles Résidentiel Chauffage à ECS ,5 10 Tertiaire Chauffage ECS Electricité à usages spécifiques Résidentiel : 1000 kwh/an/pers. Cible : 250 kwh/an/pers. Tertiaire : très variable d un secteur à l autre Cible : kwh/an/m² Les usages les plus consommateurs sont toujours : l éclairage, la bureautique (les PC), les auxiliaires de génie climatique et. Les appareils qui fonctionnent alors qu ils pourraient être arrêtés!

9 Rénovation des bâtiments anciens (<1975) Le cas des logements Objectif : rénover d ici 2050 l ensemble des bâtiments datant d avant 1975 pour atteindre des consommations de chauffage de 50 kwh/m²/an. Est-ce techniquement faisable? Ce qui existe ailleurs en Europe

10 Les opérations expérimentales en cours en Allemagne Dès 2000 : lancement d un programme de rénovation de logements, - économie moyenne d énergie : 335 kwh/m²/an - réduction des émissions de CO 2 de 2 millions de tonnes/an - création de emplois. Entre : Programme «Niedrigenergiehaus im Bestand» - 36 bâtiments représentant m² rénovés. Objectif < 60 kwh/m²/an, - Résultat (en énergie primaire) : - 75 % des bâtiments consomment < 40 kwh/m²/an - 14 % consomment entre 40 et 50 kwh/m²/an - 11 % consomment entre 50 et 60 kwh/m²/an En 2005 : démarrage d un nouveau programme de 110 bâtiments.

11 Rénovation des bâtiments anciens (<1975) Le cas des logements Principe 1 : Conserver le caractère architectural des centres villes c est isoler par l intérieur obligatoirement. Pour cela, il faut pouvoir travailler dans des logements vides, donc en vente. Conclusion 1 : Pour rénover 17 millions de logements en 45 ans, il faut rénover /an. Comme il se vend logements anciens d avant 1975/an, il faut obligatoirement rénover tous les logements de ce type mis en vente. A charge de qui? De l acheteur.

12 17 règlementation Nbre de logements (millions) incitation

13 Rénovation des bâtiments anciens (<1975) Le cas des logements Principe 2 : atteindre 50 kwh/m²/an va demander des efforts. Spontanément, personne ne s imposera cette cible. Pourtant, faire moins bien c est détruire définitivement le gisement potentiel d économie, car il ne sera pas rentable ultérieurement de faire une seconde fois les travaux, et on n aura jamais un réservoir de main d œuvre suffisant en France pour intervenir 2 fois. Conclusion 2 : il faut rendre obligatoire le niveau d isolation à atteindre. Conclusion générale : c est par une réglementation et non par des incitations qu on atteindra les objectifs assignés en 2050.

14 Consommation Gisement potentiel Bâtiments anciens Part perdue du gisement Incitation Bâtiments à 50 kwh

15 Initiative du collectif d industriels «Isolons la Terre contre le CO 2»: ramener de 330 à 50 kwh/m2.an la consommation de chauffage des bâtiments datant d avant 1975

16 Rénovation de bâtiments à très s basse consommation d éd énergie à Mulhouse

17 Etude de la faisabilité technique de la rénovation de logements anciens Objectif : consommation de chauffage inférieure à 50 kwh ep /m².an Coeff. d équivalence énergie primaire/énergie finale : * Gaz : 1,11 * Electricité : 2,58 (Source : DGEMP) LME Mulhouse

18 Présentation de l opl opération 31 rue des Vosges - Centre Ville de Mulhouse - habitat ancien début XXe siècle, - immeuble en bande R+3 avec combles et sur cave. - Surface habitable totale m² LME Mulhouse

19 Méthodologie Simulation dynamique Validation de l outil de simulation par comparaison avec un bâtiment instrumenté pendant un an, Choix d un échantillon restreint de deux bâtiments «représentatifs» du parc existant, Simulations en conditions variées, Etude des combinaisons de solutions et de leur coût, Validation du confort d été. olons la Terre

20 Les hypothèses de simulation 1 Simuler d abord l état initial point zéro. 2 Simuler les bâtiments en conditions exploratoires très variées. Objectif : ne pas se mettre de barrières technologiques Au total, plus de 350 simulations d une année au pas de temps de l heure ont été effectuées. LME Mulhouse

21 Caractéristiques ristiques techniques des solutions 1 Les parois opaques - Murs et rampants: isolation a priori par l intérieur - Plancher bas sur cave: en sous face plancher RdC Plusieurs solutions correspondant à des épaisseurs croissantes d isolant Epaisseur approx. Isolant cm R m².k / W 10 2,9 15 4,3 22 5,7 30 7,5 - Plancher haut : isolation sur plancher en combles solution unique R = 7.5 m²k / W correspondant à une épaisseur d environ 30 cm d isolant LME Mulhouse

22 Caractéristiques ristiques techniques des solutions 2 Les vitrages Type de menuiserie Type de vitrage U global W/m².K Bois Bois Bois/liège Bois Double Fenêtre Double peu émissif avec argon Triple peu émissif avec argon Triple peu émissif avec krypton Double peu émissif avec argon U vitrage W/m².K Facteur solaire (%) 1,70 1,10 58 x Disponible en France Disponible en Europe 1,10 0,70 42 x 0,78 0,50 52 x 0,97 1,10 34 x - Les menuiseries d origine sont remplacées. - Les dimensions des ouvertures sont conservées (environ 1/6 de la Sh) LME Mulhouse

23 Caractéristiques ristiques techniques des solutions 3 La ventilation - Ventilation double flux (débit 0,5 vol/h) - avec ou sans échangeur - Gaz : associé à un échangeur centralisé et commun aux différents logements, d efficacité supérieure à 70%. - Électricité : échangeur intégré à une pompe à chaleur sur air extrait LME Mulhouse

24 Caractéristiques ristiques techniques des solutions en rénovationr 4 Systèmes de chauffage en rénovation - Energie Gaz : chaudière collective à condensation, régulation conforme aux normes. - Energie électrique: Pompe à chaleur sur l air extrait avec régulation pièce par pièce (sans résistance électrique), ou éventuellement avec une régulation monozone. LME Mulhouse

25 Présentation des résultatsr 1 Performances thermiques LME Mulhouse

26 Energie Gaz SANS échangeur "Vosges31" - consommation énergie primaire Energie GAZ Version sans échangeur Enertech Consommation (kwh/m²/an) R Murs (m²k/w) R Plancher bas (m²k/w) R Rampants (m²k/w) U menuiserie (W/m²K) Consommation actuelle du bâtiment : 417 kwh/m²/an Coût ( /m²) LME Mulhouse

27 70 Energie Gaz AVEC échangeur "Vosges31" - consommation énergie primaire Energie GAZ Version avec échangeur Consommation actuelle du bâtiment : 417 kwh/m²/an Enertech Consommation (kwh/m²/an) Coût ( /m²) R Murs (m²k/w) R Plancher bas (m²k/w) R Rampants (m²k/w) U menuiserie (W/m²K) LME Mulhouse

28 Electricité : Pompe à chaleur sur air extrait "Vosges31" - consommation énergie primaire PAC Enertech Consommation (kwh/m²/an) Murs (m².k/w) Plancher bas (m².k/w) Rampants (m².k/w) U menuiserie (W/m²K) Consommation actuelle du bâtiment : 542 kwh/m²/an 2,9 2,9 4,3 4,3 5,7 7,5 2,9 2,9 4,3 4,3 5,7 7,5 2,9 2,9 4,3 4,3 5,7 7,5 2,9 2,9 4,3 4,3 5,7 7,5 0 2,9 4,3 4,3 5,7 5,7 0 2,9 4,3 4,3 5,7 5,7 0 2,9 4,3 4,3 5,7 5,7 0 2,9 4,3 4,3 5,7 5,7 2,9 4,3 5,7 7,5 2,9 4,3 5,7 7,5 2,9 4,3 5,7 7,5 2,9 4,3 5,7 7,5 0,78 0,97 1,1 1, Coût ( /m²) LME Mulhouse

29 Scénario dit de la «Solution universelle» Ventilation double flux avec échangeur (η = 70 % minimum) Combles : R = 7,5 m² K/W (environ 30 cm de laine minérale) Murs : R = 4,3 m² K/W (environ 15 cm de laine minérale) Menuiseries : Uw 1,1 Wm² K (Bois avec chassis non renforcé + Triple vitrage peu émissif avec argon) Sous-sol Plancher bas : R = 4,3 m² K/W (environ 15 cm de laine minérale) Chaudière gaz à condensation Chaudière fioul à haut rendement Pompe à chaleur présentant un COP > 3

30 Scénario dit de la «Solution universelle» C est un scénario simple car : Pourquoi ce scénario? Car il est simple - un seul produit pour chaque type de paroi, - une identification aisée chez les marchands de matériaux, - une obligation de moyens et non plus de résultats (pas de calcul, donc pas besoin de bet thermique), - une formation simple des professionnels (artisans), - un contrôle très facile des chantiers, - des montages financiers types, compréhensibles par les banquiers, - une continuité technique lors des rénovations intermédiaires. LME Mulhouse

31 Présentation des résultatsr 2 - Combien ça a coûte? LME Mulhouse

32 Bilan économique Evaluation des coûts de travaux : une opération à haut risque LME Mulhouse

33 Le coût de la rénovation Exemple à Mulhouse "Vosges31" - consommation énergie primaire Energie GAZ Version avec échangeur Enertech Consommation actuelle du bâtiment : 417 kwh/m²/an Consommation (kwh/m²/an) Coût ( /m²) R Murs (m²k/w) 0 2,9 2,9 4,3 4,3 5,7 7,5 2,9 2,9 4,3 4,3 5,7 7,5 2,9 2,9 4,3 4,3 5,7 7,5 2,9 2,9 4,3 4,3 5,7 7,5 0 R Plancher bas 0 2,9 4,3 4,3 5,7 5,7 0 2,9 4,3 4,3 5,7 5,7 0 2,9 4,3 4,3 5,7 5,7 0 2,9 4,3 4,3 5,7 5,7 R Rampants (m²k/w) U menuiserie (W/m²K) 2,9 4,3 5,7 7,5 2,9 4,3 5,7 7,5 2,9 4,3 5,7 7,5 2,9 4,3 5,7 7,5 0,78 0,97 1,1 1,7

34 Combien ça coûte? Comment on finance? 1 Coût t : de 110 à 200 euros TTC/m² habitable. Coût t moyen : 150 euros TTC/m² hab logts : 5 MD/an 2 Objectif : financer tous les travaux par des prêts sur 20 ans, 3 Avec un baril à dollars, tous les travaux dont le coût t est inférieur à 150 euros/m² sont finançables ables par des prêts à 4,5% disponibles sur le marché.. Sans aide de l Etat. l 4 Pour que l opl opération soit profitable tout de suite à tout le monde, il faut créer des fonds de co-bonification qui permettraient d abaisser d de 1 ou 1,5% le taux des prêts, autorisant ainsi des travaux coûtant 195 euros TTC/m²,, et rendant encore plus rentables les autres. Coût t de la co-bonification : 1 MD euros/an,, si on co-bonifie les prêts des 5 milliards de travaux annuels ( logements).

35 Les avantages de cette stratégie de rénovation 1 Commencer enfin à lutter concrètement contre l effet l de serre, 2 Créer emplois pérennesp de façon homogène sur tout le territoire pendant 45 ans, 3 Constituer pour la France un vrai projet industriel à la fois créateur d emplois et efficace contre l él émission des GES, 4 Protéger préventivement les classes sociales les plus fragiles contre une envolée e prochaine des prix de l él énergie, 5 Ne rien coûter à l Etat dès s lors que le baril aura durablement atteint le prix de 50 à 60 dollars, car les économies annuelles seront alors supérieures aux annuités s de remboursement du financement.

36 Présentation des résultatsr 3 Le confort d éd été LME Mulhouse

37 Confort d éd été 35 CONFORT D'ETE Fréquence cumulée de la Température ambiante en fonction de la ventilation nocturne mois de juillet et août ( Ventilation diurne = 0.5 vol/h) scénario 4_4_2_1.1 Enertech Température C RA nocturne = RA diurne x1 RA nocturne = RA diurne x3 RA nocturne = RA diurne x5 RA nocturne = RA diurne x10 Temp. Exterieure 0 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Fréquence cumulée LME Mulhouse

38 RESTART Confort d'été Evaluation des apports internes en juin Apports humains 28,2% Apports récupérables Electricité spécifique dans les logements 39,2% Eau chaude sanitaire 5,2% Distribution ECS dans le logement 4,0% Cuisson 17,3% Electricité spécifique dans les services généraux 6,1% Total : 190,5 kwh/jour soit +5,4 C par rapport à l'extérieur

39 Quelle stratégie pour un confort d été sans climatisation? 1 La climatisation, oui mais Des pointes d appel dangeureuses pour EDF Des fluides réfrigérants 1000 à 8000 fois plus dangeureux pour l effet de serre que le CO2 Il vaudrait mieux savoir s en passer 2 Gèrer les apports solaires (inertie, masques) 3 Réduire les apports internes : Électrodomestiques : les diviser par 2 Cuisson : tout est à faire Réduire l impact de l ECS 4 Evacuer la chaleur la nuit par ventilation naturelle non traversante

40 Conclusion Il existe bien des solutions accessibles pour rénover rapidement des bâtiments anciens à 50 kwh/m²/an, parmi les solutions étudiées, seules les solutions avec échangeur double-flux permettent d atteindre cet objectif. On peut éventuellement envisager l hygro B. la voie de «la solution technique universelle» est la plus intéressante, car la plus simple et la moins chère à mettre en œuvre sur une opération à grande échelle. Elle est compréhensible par tous et ne nécessite ni calcul, ni bet. il faut en parallèle développer quelques techniques non présentes en France comme les chassis bois non renforcé pour triple vitrage peu émissif à lame d argon. le coût des travaux pourrait être d environ 150 euros TTC/m² habitable, avec un temps de retour de 10 ans (pour un baril à dollars), et des économies plus importantes que le remboursement de l emprunt avec un prêt sur 20 ans à 5%, dès la première année.

41 Les opérations expérimentales en cours en France 1 - A Mulhouse (Haut Rhin) : - Seize maisons de ville de 2 à 4 logements chacune. Objectif 50 kwh/m²/an (chauffage) 2 - En Région Rhône Alpes : - programme de rénovation de 150 logements collectifs répartis en huit opérations. Objectifs (50 kwh/m²/an chauffage) : - partage du savoir faire, - évaluation des problèmes rencontrés et des solutions, - campagnes de mesure des consommations - créer un marché pour faire baisser les prix - programme de rénovation de 100 logements individuels. Aide forfaitaire : euros logement. 3 - En Bourgogne : démarrage en 2006 d un programme de rénovation (dont un bâtiment de 102 logts) et de constructions neuves à 50 kwh/m²/an. 4 - Dans le Nord : programme de rénovation de 16 maisons avec un maître d ouvrage social

42 Conclusion générale sur la rénovation à 50 kwh/m²/an 1 - Rénover les bâtiments à 50 kwh/m²/an ne nécessite aucune rupture technologique, mais seulement quelques améliorations industrielles déjà disponibles en Allemagne. 2 - Dans le domaine de la rénovation des bâtiments, l Allemagne nous montre la voie et nous prouve que c est d ores et déjà faisable à grande échelle. 3 - En la matière, les Allemands ont au moins 15 ans d avance sur la France. Nous devons être : - plus imaginatifs et plus créatifs, - avoir moins peur du changement. Face au changement climatique, seule une forte réactivité nous permettra peut-être d échapper au pire.

43 Pour en savoir plus : -sur les économies d éd énergie : sidler.club.fr -sur les programmes allemands : im-bestand.de