Expertise thermique et environnementale. Bâtiment en rénovation passive

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1 Dominique LOIR-MONGAZON Consultant en thermique et environnement : : contact@kephir-environnement.com Expertise thermique et environnementale 1 Bâtiment en rénovation passive Date de réalisation de la visite énergétique : 10 novembre 2013 Situation et orientation : Buhl (Allemagne) Latitude N Longitude 8 8 E Façade sur rue orientation Nord (340 )

2 Caractéristiques de l'habitation et caractéristiques climatiques du site: Rénovation énergétique d une maison traditionnelle en brique sur terreplein semi enterré de 215 m² de SHAB pour un volume utile de 580 m³. La rénovation a été entreprise avec une isolation par l extérieure avec des matériaux naturels et un rehaussement de la toiture pour créer un volume habitable complètement isolé. 2 Résultats de l étude énergétique et environnementale : Les besoins de chauffage en énergie utile (14.4kWh/m²SRE) correspondent à une maison passive. Les calculs en énergie primaire ont été réalisés avec les coefficients du PHPP soit 2.6 pour l électricité et 0.2 pour la biomasse.

3 Caractéristique des différentes parois: Les données utilisées pour les calculs sont celles de la base matériau du logiciel Kephi BC 2.2. A quelques différences près (enduits), elles correspondent à celles utilisée dans le PHPP. Les donnée en «énergie grise» et en émission de CO 2 ont été tirées des 2 principales bases reconnues et fiable dans le domaine des matériaux de construction (KBOB et Baubook qui s appuient sur la référence internationale Ecoinvent). Quelques extrapolations ont dû être pratiquées sur des données non tabulées. La séquestration carbone a été prise en compte pour le bois et les matériaux issus de culture (non prise en compte dans KBOB). Ex : pour la ouate de cellulose insufflé à 55 kg/m³ le PRG pris en compte est de : -34 Kg eq CO 2 /m³. 3 Le terme «énergie grise» correspond à l énergie primaire non renouvelable nécessaire à la fabrication des matériaux ou à la production d énergie pour les énergies fossile non renouvelable. Le tableau ci-dessous reprend les données utilisées pour l énergie. Pour l électricité les pertes en ligne ont été intégrées à l énergie grise. Seuls les matériaux utilisés pour la rénovation ont été pris en compte. Pour la toiture entièrement refaite (voir ci-dessous) tout les matériaux ont été pris en compte sauf la couverture qui est introduite au niveau de la feuille surface.

4 Il y a trois types de mur différents. Le troisième type correspond à un nouveau mur situé à l ouest du bâtiment. Les valeurs U comprises entre et W/m².K correspondent aux caractéristiques des maisons passives avec des murs de 45 cm pour le neuf à 70 cm pour la rénovation. Les valeurs «négatives» pour le CO 2 correspondent à une séquestration du carbone en raison de l utilisation de matériaux dérivés du bois (ouate de cellulose, Agepan THD) 4

5 Les murs de fondation ainsi que la dalle sur sol sont particulièrement isolés avec une isolation périphérique pour la dalle descendant à 60 cm de profondeur avec 30cm de Jackodur (λ = W/m.K). Les calculs de déperdition ont été effectués avec une valeur standard plus désavantageuse (f = 0.6) 5

6 Apports et déperditions par les fenêtres et répartition des baies: Les fenêtres utilisées sont des fenêtres «Smartwin» triple vitrage certifiées passive (Ug = 0.7 W/m².K et FS = 0.6) sur châssis bois-alu passif (Uf = 0.75 W/m².K et ψ = W/m.K). La valeur Uw moyenne pour les 52 m² de baies est de Uw = 0.79 W/m².K Ces fenêtre haut de gamme permette de limiter les déperditions à 2898 kwh/an avec des apports de 3196 kwh/an soit un gain net de près de 300kWh et ceci malgré une très mauvaise répartition des baies (45% des baies sont au nord!) 6 Ventilation: La ventilation est faite par une centrale double flux PAUL (Novus (F) 300) de 93% de rendement, équipée d un by-pass automatique et ayant une faible consommation électrique de 0.23 Wh/m³. Le débit d air retenu pour les besoins hygiénique a été estimé à 200m³/h soit un renouvellement d air moyen de 0.31 V/h.

7 Détail des déperditions : Les besoins en énergie pour le chauffage liés aux déperditions sont d environ 3100 kwh soit 14.4 kwh/m² ce qui correspond à la norme passive. Les apports internes ont été pris réglementairement à 2.1W/m² valeur très proche de celle calculée (2.08 W/m²). 7 Apports solaires pour l ECS: Les calculs ont été fait avec des capteurs atmosphériques de rendement optique de avec pour les pertes par conduction a1 = 3.37 et a2 = Les 5 capteurs (orientation inclinaison 30 ) représentent une surface de 12.1 m². Ils apportent 2951 kwh/an ce qui couvre 77% des besoins en ECS. Les besoins en ECS sont totalement couverts de début avril à fin septembre. En dehors de cette période le manque de production solaire sera compensé par le chauffage de l eau à partir du poêle WODTKE. Le maximum des besoins se situera en décembre avec environ 250 kwh. Un ballon de 1000 litres de marque Swiss Solartank est nécessaire pour absorber les apports calorifiques d été. Les déperditions du ballon sont estimées à 124 W.

8 8 Le diagramme ci-dessous représente le rayonnement sur les capteurs en kwh/mois (échelle de gauche) et le pourcentage de couverture des besoins par mois sur l échelle de droite (fraction solaire).

9 Consommations électriques: Le tableau ci-dessous donne une estimation des consommations réelles des auxiliaires (1316 kwh ep), de l électricité (736 kwh ep avec une quotte part de 90% de lampes économes en énergie) et des équipements. Soit un total estimé en énergie primaire de kwh soit une émission hors domestique de 142 kg de CO2/an et une consommation en énergie grise hors domestique de 2763 kwh. 9 Synthèse des consommations estimées en énergie utile et finale: Hypothèses de calculs : Consommations en ECS : 25 l/personne/jour Température de confort : 20 Apport énergie interne conventionnel de 2.1 W/m² Facteur d'intermittence : 0.95 L histogramme page suivante donne les consommations en énergie utile qui caractérisent la performance de l enveloppe et en énergie finale qui tiennent compte des différentes pertes de distribution et de stockage ainsi que du rendement des équipements.

10 10 Les besoins estimés pour le chauffage et l'ecs sont de 7743 kwh soit environ 1600 kg de pellets. Les besoins nets tiennent compte des apports de 2951 kwh par le solaire et d un rendement de 80% en cycle de base et de 75% en régime stationnaire pour le poêle WODTKE fournissant également une partie de l ECS. La Répartition entre ECS et chauffage est d environ 50% Synthèse des déperditions après rénovation Déperditions nettes en kwh / an après rénovation

11 Les principales déperditions (36%) proviennent des fenêtres mais avec les apports solaires, les déperditions nettes (y compris portes) sont très faibles Les murs malgré leur forte isolation constituent le deuxième poste de déperdition avec environ 2000 kwh soit un peu moins que toiture et sol réunis. 11 Utilisation d'énergies renouvelables Les besoins de puissance pour le chauffage ont été calculés à 4.3 kw soit environ 20W/m². Le poêle WODKE de 8kW (5-12kW) peut donc avec une puissance dédiée de 70% pour l ECS fournir les apports nécessaires au chauffage et à l alimentation du ballon de 1000 litres hautement stratifié. Les pertes de stockage ont été estimées à 124 W (voir ci-dessous) soit une déperdition d environ 500 kwh/an en plus des 240 kwh de pertes estimées pour la distribution.

12 Emissions de CO 2 et consommation d énergie non renouvelable 1. Emissions de CO 2 Les émissions sont exprimées en PRG à 100 ans et en tonnes de CO 2 pour l énergie (hors photovoltaïque et électricité domestique) et les matériaux utilisés dans la rénovation. Les matériaux représentent 43% des émissions sur la vie en œuvre pour un total d environ 25 tonnes eq CO 2. En ce qui concerne l énergie les émissions sont identiques pour l électricité et le chauffage (environ 14 tonnes eq CO 2 ) car seule l électricité des auxiliaires et de l éclairage est comptabilisée. Une solution fioul aurait conduit à une centaine de tonnes de CO 2 supplémentaire. 12 Le poste photovoltaïque ajoute 30 tonnes eq CO 2 si l électricité est vendue en totalité. Le très bon résultat sur les matériaux vient de l utilisation de produits écologiques et recyclés qui permettent un stockage de CO 2 les superstructures (béton) représentent le poste le pus important avec 15 tonnes eq CO Energie grise Les consommations sont exprimées en MWh d énergie non renouvelable (hors photovoltaïque et électricité domestique). Les matériaux représentent 34% des consommations sur la vie en œuvre pour un total d environ 192 MWh. En ce qui concerne l énergie la consommation la plus importante provient de l électricité avec 276 MWh. Une solution fioul aurait conduit à une consommation supplémentaire de 370 MWh. Le poste photovoltaïque ajoute 40 MWh supplémentaire si l électricité est vendue en totalité. Les superstructures (béton) représentent 63% de la consommation matériaux avec environ 122 MWh.