Logements et efficacité énergétique Enjeux, Pratiques & Perspectives

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1 Logements et efficacité énergétique Enjeux, Pratiques & Perspectives Déc. 2010

2 Sommaire 1. Enjeux du développement durable dans la construction 2. Les leviers de la performance énergétique & pratiques actuelles 3. Conclusions & perspectives

3 Enjeux

4 Enjeux Chiffres clés Le secteur de la construction est responsable de : 40% des ressources consommées (énergie et matériaux) (1,1 tep/an/pers) 40% des émissions CO2 dans le monde (utilisation de bâtiments) 40% des déchets (construction et démolition) France : 30 millions de logements et de 814 Mm2 tertiaires Renouvellement de 1% par an Dans notre société, l Homme passe plus de 70% de son temps à l intérieur des bâtiments

5 Enjeux Facteur 4 En France, Facteur 4 désigne l'engagement pris en 2003 devant la communauté internationale par le chef de l'état et le Premier ministre de «diviser par un facteur 4 les émissions nationales de gaz à effet de serre du niveau de 1990 d'ici 2050». Cet objectif a été validé par le "Grenelle de l'environnement" en En Europe, l'objectif Facteur 4, correspond à la part équitable de cette collectivité dans le Facteur 2au niveau de la planète(niveau arrêté par le G8).

6 Enjeux Bâtiments à énergie positive Parvenir au facteur 4 d ici 2050 suppose : qu à partir d une consommation moyenne actuelle de 400 kwhep/m² on parvienne à une consommation moyenne d une centainede kwhep/m² en 2050 dont environ 50 kwhep/m² pour le chauffage et l ECS Cette valeur pourra être atteinte par les bâtiments neufs. Mais ne peut constituer un objectif réaliste pour les bâtiments existants. D où la nécessité qu une part du parc des bâtiments 2050 soit productrice nette d énergie. Source ADEME

7 Enjeux 3 axes stratégiques Rendre les bâtiments existants économes en énergie Édifier des bâtiments neufs très performants Intégrer les EnRà très grande échelle pour des bâtiments très performants (existant) et à énergie positive (neuf) Source ADEME

8 Leviers de la performance énergétique & Pratiques actuelles

9 6 postes de consommations maîtrisables par la conception/réalisation : Chauffage Rafraichissement ECS Eclairage Ventilation Auxiliaires 1 poste non maîtrisable : l électricité domestique Entre 1973 et 1998 la consommation d électricité de l électroménager a été multipliée par 29, celle de l audiovisuel par 18. Source : MEEDDAT

10 Les leviers de conception pour minimiser les besoins en chauffage : Augmenter la résistance thermique de l enveloppe (produit) Augmenter la compacité de l ouvrage (conception) Minimiser les défauts d étanchéités à l air (conception - réalisation) Augmenter les apports solaires(conception) Augmenter le rendement de la production / distribution (système) Placer les équipements de production de chaleur dans l enveloppe thermique (conception)

11 Résistance thermique de l enveloppe Illustration d épaisseurs d isolations types en fonction de 3 objectifs : RT2005 BBC Passif Toiture 20 cm 28 cm 38 cm Plancher 14 cm 15 cm 25 cm Murs 10 cm 16 cm 25 cm Baies Uw = 1,8 Uw = 1,6 Uw = 0,8 Sources : Effinergie & RT2005 Données indicatives, calculées sur un isolant en laine minérale

12 Ponts thermiques Des ponts thermiques du plus en plus importants Nécessité de les prendre en compte à leurs justes valeurs. Calcul de la résistance équivalente d une paroi verticale en ossature bois (HEAT 2D) Ici ψ= 0,0156W/m.K soit 140W pour une maison individuelle et un Δt de 19 C soit une chaine hifi à pleine puissance Source : exndo Studio

13 Compacité de l ouvrage Plus il y a de surfaces déperditives, plus le besoins en chauffage augmente Source : Minergie

14 Etanchéité à l air Une perte de 5 à 20 kwhep/m²/an Dans 80%des cas, des infiltrations sont localisées au niveau des menuiseries et du passage des équipements électriques. Facteur 8entre les exigences RT2005 et PassivHaus Source : CETE

15 Etanchéité à l air Source : CETE

16 Etanchéité à l air Test d étanchéité à l air obligatoireen logement dans le cadre du label BBC- Effinergie ou de la future RT2012 Blowder door

17 Etanchéité à l air Détails d étanchéités Sensibilisation des entreprises Suivi chantier Contrôle intermédiaire avant doublage Contrôle final à la livraison Laïus F2 + images Source : Energie positive

18 Apports solaires Un double-vitrage au sud a toujours un bilan positif sur l année La RT2005 valorise les apports solaires en façade Sud à hauteur de 40% de la surface vitrée en MI et 25 % en logement collectif Source : Minergie

19 Les leviers de conception pour minimiser les besoins en rafraîchissement : Augmenter la protection solaire (conception) Augmenter la résistance thermique de l enveloppe (produit) Créer un déphasage de température avec de l inertie (conception / système) Ne pas installer de climatisation si possible (conception) Augmenter le rendement du système de climatisation (système)

20 Augmenter la protection solaire Limiter les apports solaires (surtout en façade Ouest) sans interférence avec la ventilation naturelle et l éclairage naturel. Hiver Eté Ouest 1 kwh 5 kwh Sud 2 kwh 3 kwh Toiture >1 kwh 7kWh Evolution du rayonnement solaire Lycée du Pic St Loup

21 Déphasage par l inertie Par des matériaux à changement de phase (MCP) Par de l inertie accessible = masse + revêtement peu isolant Matériaux à forte inertie Energain, permet d écrêter les pics de température jusqu à 7 C

22 Les leviers de conception pour minimiser les besoins en ECS : Limiter les pertes de stockage et de distribution Couvrir une partie des besoins avec une ENR Produire de l ECS avec un système performant

23 Une limite au besoin : le confort des usagers! Limiter la distribution Calorifuger(ballon + distribution) Récupérer les déperditions dans le volume chauffé

24 Les leviers de conception pour minimiser les besoins en éclairage: Optimiser l éclairage naturel Réduire la puissance installée Installer des détecteurs de présences Moduler en fonction de la disponibilité en éclairage naturel

25 Les leviers de conception pour minimiser les besoins en éclairage: Ampoules fluo-compacte et à incandescence Le remplacement des 5 lampes les plus consommatrices (halogène et incandescence) des foyers français par des lampes fluo-compactes permettrait une économie de plus de de 5,3 TWh/an soit une tranche de centrale nucléaire. Retrait des lampes à incandescancesdu marché dès 2009pour les 100W et 25W et jusqu en 2012 pour les 25W

26 Les gradateurs et détecteurs de présence permettent jusqu à 30% d économie pour une même puissance installée Capteur photosensible de chez Etap

27 La stratégie d éclairage doit être adaptée à l usage, surtout en secteur tertiaire Source : exndo

28 Les leviers de conception pour minimiser les besoins pour les auxiliaires: Favoriser les circuits hydrauliques aux circuits aérauliques Réduire les puissances installées Améliorer l efficacité des systèmes (courant continu)

29 Eau / Air? 0,34 Wh/m3/K = chaleur spécifique de l'air 1157 Wh/m3/K = chaleur spécifique de l eau Pour le même volume, l eau véhicule fois plus d énergie que l air Pour véhiculer la même énergie que l eau, il faut fois plus de débit d air Un traitement par l air pertinent en logement passif pour une puissance de chauffage inférieure à 10 W/m²

30 Les leviers de conception pour minimiser les besoins pour la ventilation Moduler la ventilation en fonction du besoin Recycler les calories Réduire la puissance installée des ventilateurs par plus d efficacité

31 Moduler la ventilation en fonction du besoin Ventilation HygroA/B: module le débit en fonction de l hygrométrie Sonde CO2 : module le débit en fonction du taux de CO2 qui indique le taux d occupation du local (>750 pièce) Ventilation Hygro B Sonde CO2

32 Recycler les calories Echangeurs à plaques ou rotatif avec un rendement jusqu à 90% Echangeur : env pour un petit collectif Nécessité de doubler les réseaux Prévoir un by-pass de l échangeur en été Principe d un échangeur à plaque de Hélios à 75%

33 Conclusions & perspectives

34 Conclusions & perspectives Une efficacité énergétique dépendante de quatre principaux facteurs: La conception, Les systèmes installés, Les matériaux mis en œuvre, La réalisation du bâtiment. Deux grands leviers : La formation pour la conception / réalisation La R&D pour les matériaux et systèmes Tous les acteurs du bâtiments sont concernés!

35 Conclusions & perspectives Des axes de travail multiples, interdépendantset qui émergentavec la performance.

36 Conclusions & perspectives Minimiser les transferts de pollution dans une démarche d amélioration continue

37 Conclusions & perspectives Etanchéité 1 menuiserie sur 3 n est pas posée dans les règles de l art au niveau de l étanchéité à l air Surcoût matériel estimé à 1000 pour une maison La clé reste la formationdes concepteurs et maîtres d œuvre. Bientôt une obligation réglementaire Joint compribande et sa mise en œuvre / Source : Illbrück-France

38 Conclusions & perspectives QAI Il ne faut pas que le travail sur la maîtrise des infiltrations et de la ventilation dégrade la qualité de l air intérieure. Garantir une ventilation optimale Minimiser les sources de pollutions intérieures Dépolluer l air intérieur Ecolabels européen et français Plaque de plafond anti-pollution Cleaneode Knaufdégradation des formaldéhydes, sous forme de CO2 et de H2O

39 Conclusions & perspectives Enveloppe / masse On va vers un optimum entre l enveloppe thermique et la masse. Les exigences de l enveloppe poussent vers des solutions légères (bois) pour leurs propriétés thermiques, de rapidité d exécution et de qualité de leurs mises en œuvre. Transformation du bois pour l enveloppe Il devient alors en général nécessaire que le noyau du bâtiment soit massif, pour apporter de l inertie en confort d été et d hiver.

40 Conclusions & perspectives Energie Grise Matériaux (1 Kg) Energie (Wh) Brique 834 Un logement moyen contient 278 MWh d énergie grise dans les matériaux utilisés pour sa construction. Pour une maison dont la durée de vie est de 100 ans, ceci représente environ 10% de l énergie d usage utilisée dans sa vie (chauffage, ECS, éclairage ). Pour une maison passive, l impact relatif est beaucoup plus élevé Source : CSIRO Béton cellulaire 689 Parpaing 256 Mortier Ciment 520 Acier construction Béton b Bois Agglo plaque Bois lamellé collé Paille 6 Laine de verre 7350 Polystyrène Placoplâtre 342 Enduit chaux 653 Source : Base ekoinventare

41 Conclusions & perspectives RT : Chronologie 1973 : 1 er choc pétrolier 1974 : 1ère réglementation thermique 1980 : Lancement du 1er label, le Label Haute Isolation 1988 : 2ème réglementation thermique 2000 : 3ème réglementation thermique (de-20 à -40%) 2005 : 4ème réglementation thermique (-15%) 2012 : 5ème réglementation (-50%) 2020 : Dernière réglementation

42 Conclusions & perspectives RT2012 en dates 28 octobre 2011 Pour les logements (maisons individuelles, immeubles collectifs, foyers de jeunes travailleurs et cités universitaires) situés en zone ANRU ; 28 octobre 2011 Pour lesbureaux, les bâtiments d'enseignementet les établissements d'accueil de la petite enfance; 2012 Pour les autres bâtiments tertiaires; 1er janvier 2013 Pour lesbâtiments à usage d'habitationsitués en dehors des périmètres de rénovation urbaine.

43 Conclusions & perspectives RT2012 en bref exigences de performance énergétique globales exprimées en valeur absolue, objectif : 50 kwh/m²/an (entre 40 et 65 kwhep/m²shon/an), Apparition dubesoin Bioclimatique (BBio): déperditions(pertes naturelles et besoin des usagers)moins l apport gratuit(chaleur humaine, du soleil, etc.), La suppression des exigences minimales pour plus de flexibilité, L introduction denouvelles exigences minimalestraduisant des volontés publiques fortes : obligation de recours aux énergies renouvelables, obligation de traitement des ponts thermiques (fuites de chaleur), obligation de traitement de la perméabilité à l air des logements neufs, etc.

44 Conclusions & perspectives RT2012 en bref