Le modèle SEC (Sustainable Energy Cost) d analyse en coût global partagé :

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1 Programme of actions towards Factor 4 in existing social housings in Europe / Programme d actions vers le Facteur 4 pour les bâtiments existants de logements sociaux en Europe Deliverable 8 Le modèle SEC (Sustainable Energy Cost) d analyse en coût global partagé : un outil d aide à la décision pour la réhabilitation énergétique des bâtiments de logements sociaux Mai Auteur: Philippe Outrequin Outrequin.philippe@gmail.com Crdd La Calade, F (Sophia-Antipolis et Paris) Project partly funded by the EUROPEAN COMMISSION Intelligent Energy Executive Agency Grant agreement EIE/05/076/S Crdd La Calade et SUDEN

2 Factor 4 Deliverable 8 Le modèle SEC (Sustainable Energy Cost) d analyse en coût global partagé Un outil opérationnel pour : - l optimisation des programmes de réhabilitation - la gestion énergétique du patrimoine des bailleurs sociaux - l élaboration de stratégies patrimoniales (nationale, régionale ou à l échelle d une agglomération) Avec la contribution, pour les tests, l amélioration et la validation du modèle, de Nom des experts Partenaires Catherine CHARLOT- VALDIEU SUDEN Bailleurs sociaux ccv@wanadoo.fr Yann SAUVEE Moulins Habitat ysauvee@moulinshabitat.fr Philippe BAILLON et Ingrid TEMPLIER Nicolas HOUDRE Sylvie REY et Alban CHARRIER Marc BONNAURE, Philippe CLERBOUT et Frédéric SAUVAGE Michel GIBERT et Benoît JEHL La Maison du CIL, Groupe UNILOGI La Maison Girondine, Groupe Guyenne Habitat SAGECO, Groupe EFIDIS Groupe CMH OPAC 38 i.templier@unilogi.com nhoudre@maison-girondine.fr a.charrier@sageco.net Philippe.clerbout@cmh.fr frederic.sauvage@cmh.fr Benoit.jehl@opac38.fr Gilles LAHMI Groupe EFIDIS glahmi@efidis.fr Bakary COLY OSICA, Groupe SCIC Habitat bcoly@efidis.fr Alain CATTONI et Christian JOURDAN OPIHLM d Arcueil-Gentilly Christian.jourdan@opihlmarcueil-gentilly.fr 2

3 Sommaire Rappel de l objectif du projet Factor A/ Le contenu du projet...4 B/ Les résultats attendus...4 C/ Les partenaires...5 D/ Les premiers résultats du projet Factor Les objectifs du modèle SEC La démarche globale Hypothèses pour la démarche La construction du modèle SEC presentation du modele SEC Feuille de saisie Données énergétiques Données générales Description de l enveloppe Description des équipements thermiques Données du modèle Bilan énergétique...18 Consommation d énergie...18 Bilan CO Dépense énergétique...19 Bilan pour le bâtiment Elaboration des scenarii Analyse des impacts Résultats...23 Bilan énergétique...23 Bilan carbone...24 Bilan économique L analyse de l évolution des charges ou du couple loyer + charges Les analyses effectuées avec le modèle SEC Les différents types d analyse effectuées Un exemple d analyse Les conditions d utilisation du modèle SEC

4 RAPPEL DE L OBJECTIF DU PROJET FACTOR 4 Le patrimoine existant d un bailleur social sera à plus de 70 % encore en exploitation d ici Le parc de logements sociaux se renouvelle à un rythme de l ordre de 1 % par an. De ce fait la réhabilitation énergétique des bâtiments est un vecteur essentiel de toute stratégie de réduction des émissions de gaz à effet de serre. L objectif du projet Factor 4 est d aider les bailleurs sociaux à définir des stratégies de réduction des émissions de gaz à effet de serre de leur patrimoine qui contribuent au facteur 4, c est-à-dire à la politique européenne et française de diviser les émissions de gaz à effet de serre par 4 d ici A/ Le contenu du projet Le projet met l accent sur des solutions visant à mettre en œuvre à court, moyen et long terme des opérations de réhabilitation comprenant un volet énergétique permettant de se rapprocher, voire d atteindre, le facteur 4. En première analyse, la question à poser est de savoir comment atteindre des niveaux de consommations qui permettent de réduire par 4 les émissions de gaz à effet de serre et avec quels moyens techniques et économiques. C est pourquoi une première analyse a consisté à réaliser une typologie des bâtiments (techniques et usages) (cf. rapport ou «deliverable» 3) qui a permis de définir des familles de bâtiments à traiter et notamment ceux dont on peut s attendre à ce qu ils soient encore en usage vers 2040 ou 2050 (à partir de scenarii de démolition, cf. «deliverable» 4). L étude énergétique repose ensuite sur un modèle d analyse de la consommation d énergie des bâtiments complétée par une analyse du coût global énergétique d actions possible d efficacité énergétique et de développement des énergies renouvelables. Ce modèle est développé simultanément en France, au Danemark et en Italie, prenant en compte à chaque fois les spécificités nationales. A la suite de ces analyses, des freins et des barrières puis des recommandations stratégiques seront faites avec chaque bailleur et l ébauche d une stratégie nationale sera proposée. Puis le projet fera l objet d une synthèse au niveau européen (coordonnée par Ricerca e Progetto, un partenaire italien). Enfin SUDEN et l USH (pour la France) sont chargées de la diffusion des résultats à travers des brochures élaborées par l ensemble des partenaires et des actions d information, notamment au Congrès HLM en France et au CECODHAS pour l Europe. B/ Les résultats attendus L objectif du projet est de fournir un outil opérationnel qui vienne en appui des outils de gestion de patrimoine des bailleurs en apportant un signal énergétique fort, pouvant favoriser l anticipation de certains travaux ou de certains investissements en fonction d objectifs plus énergétiques. Il ne s agit pas de faire de l énergie le seul critère de sélection des projets d investissement ; le but est de faire en sorte que l énergie ne soit pas prise en compte APRES les autres priorités sociales, techniques ou économiques. Il s agit réellement de voir comment l énergie ou le plan énergétique de patrimoine peut interférer avec le plan de gestion de patrimoine. L outil présenté dans ce rapport n est que la première phase de cet ambitieux projet qui dépasse le cadre du projet européen Factor 4 (ou du moins de son budget). Cet outil constitue un modèle d aide à la décision pour les bailleurs sociaux que ceux-ci doivent pouvoir utiliser eux-mêmes. 1 cf. «deliverable» 3 sur la typologie des bâtiments de logements sociaux rédigé par HTC et «deliverable» 4 sur les évolutions du parc d ici 2050 et les consommations d énergie et émissions de C0 2 des différentes catégories de la typologie rédigé par La Calade (sur le site de SUDEN) 4

5 - Le modèle SEC est un outil d optimisation des programmes de réhabilitation énergétique: Le modèle intègre des dimensions de plus en plus importantes de la problématique énergétique. Ainsi le modèle SEC intègre l ensemble des consommations d énergie du bâtiment y compris l électricité consommée dans les logements et pour les parties communes. Même si ces consommations sont moins importantes que celles du chauffage, leur part dans la dépense est beaucoup plus importante du fait du prix plus élevé de l électricité. D autre part les objectifs de réduire la consommation d énergie et les émissions de gaz à effet de serre de 20 % d ici 2020 concernent l ensemble des consommations d énergie et pas seulement le chauffage, l eau chaude sanitaire et le rafraîchissement. Le modèle SEC est aussi un complément économique et financier des diagnostics techniques. Il permet l élaboration de multiples scenarii et offre ainsi la possibilité d élaborer la meilleure stratégie possible en fonction d hypothèses qui peuvent être modifiées par la suite en temps réel (évolution du coût de l énergie par exemple). Ces simulations permettent également d aider au choix concernant les bâtiments à démolir ou l arbitrage entre les bâtiments à réhabiliter plus lourdement que d autres dans un projet de renouvellement urbain (dialogue avec les partenaires : autres bailleurs et collectivités territoriales notamment). Il permet de déterminer les priorités en matière de réhabilitation (en ajoutant le critère énergétique aux critères sociaux, techniques et financiers). - Le modèle SEC est un outil de gestion de patrimoine Le modèle doit aussi permettre aux bailleurs de mieux intégrer le risque énergétique et la gestion de l énergie dans leur plan stratégique de gestion de patrimoine (pour l ensemble de leur patrimoine). Enfin le projet Factor 4 doit, à son issue, apporter des recommandations concrètes sur la stratégie de réhabilitation énergétique aux bailleurs sociaux mais également aux différents partenaires concernés par la réhabilitation du parc de logements sociaux. Pour cela, le projet Factor 4 s appuie sur des analyses concrètes de bâtiments du patrimoine de bailleurs sociaux partenaires. - Enfin le modèle SEC doit permettre l élaboration de stratégies patrimoniales à l échelle territoriale (nation, région ou département, agglomération ). C/ Les partenaires SUDEN, coordinateur, (réseau européen pour un développement urbain durable, (Nota : Les bailleurs sociaux ou leurs associations sont soulignés dans la liste ci-dessous): Les partenaires européens Union Sociale pour l Habitat Crdd La Calade Ricerca e Progetto (Italie) Moulins Habitat (France) Soc Coop ABITA ARL (Italie) (équivalent de l USH) HTC Cenergia (Danemark) Volkswohnung (Allemagne) KAB (Danemark) Association of the Local Development Promotors (Roumanie) Les partenaires français du projet Factor 4 - SUDEN assura la coordination et la diffusion au niveau européen. - HTC (Habitat et Territoire Conseil) a coordonné la première étape sur la typologie des bâtiments. - Crdd (Conseil Recherche et formation sur le développement durable) La Calade assume la coordination scientifique du projet et l élaboration du modèle SEC ainsi que sur l analyse des barrières, solutions et stratégies, notamment en liaison avec le Plan stratégique de Gestion de patrimoine des bailleurs sociaux. - Moulins Habitat a participé à la définition du cahier des charges du modèle SEC et c est sur son patrimoine et notamment sur l ensemble des bâtiments concernés par son dossier ANRU sur le quartier 5

6 Moulins SUD que le modèle SEC a été testé (soit 11 types de bâtiment ou 63 bâtiments ou encore 1962 logements). - Enfin l Union Sociale pour l Habitat (USH) participe à la validation des résultats et à la diffusion des résultats en France. En France des bailleurs sociaux ont rejoint le projet en tant que partenaires associés. En effet le modèle SEC est un outil qui doit être utilisable par les bailleurs sociaux eux-mêmes et il a paru important de les associer à l élaboration du modèle afin qu il réponde le mieux possible aux attentes des bailleurs et à leur façon de travailler de même qu aux données dont ils disposent généralement (ceci est d ailleurs une des différences majeures du modèle SEC avec les modèles danois ou italien). Les partenaires associés du projet Factor 4 Groupe CMH SAGECO, groupe Efidis La Maison du CIL, Groupe UNILOGI EFIDIS La Maison Girondine, Groupe Guyenne Habitat OPAC 38 OPIHLM d Arcueil Gentilly OSICA, Groupe SCIC Habitat D/ Les premiers résultats du projet Factor 4 Le projet Factor 4 a démarré en janvier Tout d abord une typologie des bâtiments a été réalisée sous la responsabilité d HTC en France (deliverable 3). Ensuite des scenarii de démolition ont permis d affiner cette typologie afin de ne traiter que les bâtiments qui seront encore en usage en d une part et d autre part d évaluer les émissions de gaz à effet de serre dues au parc de logements sociaux dans chacun des pays concernés. Ainsi par exemple en France, le parc de 4,3 Millions de logements sociaux (y compris les logements des SEM) génère 8,9 millions de tonnes de CO ² (soit 2,4 millions de tonnes de carbone); l objectif pourrait être de réduire ces émissions de 6,6 Millions de tonnes de CO ² (facteur 4) d ici à (La Calade) (deliverable 4). Après une recherche (menée principalement par Cenergia et La Calade) sur les modèles et outils existants en Europe ou dans le monde, les partenaires ont décidé de privilégier la possibilité d utilisation du modèle par les bailleurs eux-mêmes et de retenir l esprit du modèle ASCOT élaboré par Cenergia dans le cadre du projet européen HQE²R 2. De même les partenaires du projet Factor 4 et notamment les bailleurs sociaux ont souhaité que les modèles soient adaptés à chaque contexte et pays afin de garantir leur côté opérationnel (contrairement à ce qui avait été initialement prévu, à savoir la réalisation d un modèle unique pour l ensemble des partenaires des différents pays). Les différents rapports disponibles à ce jour sur le projet 3 : Le deliverable 5 décrit les différents modèlesfactor 4 élaborés par les partenaires scientifiques: - Le modèle ASCOT (Assessment of Sustainable COnstruction and Technology cost model) pour le Danemark (élaboré par Cenergia, DK), - Le modèle BREA (Building Retrofitting Energy efficiency Assessment model) pour l Italie (élaboré par Ricerca & Progetto, Italie) - Le modèle SEC (Sustainable Energy Cost model) pour la France (élaboré par Crdd La Calade, France). 2 La démarche HQE²R pour une transformation durable des quartiers comprend, outre un corpus méthodologique, de nombreux outils utilisables par les bailleurs sociaux et les collectivités locales tels que la méthode HQDIL de diagnostic partagé de développement durable d un quartier ou le modèle INDI (Indicators Impact) d analyse et d évaluation des quartiers et des projets de renouvellement urbain au regard du développement durable et de la qualité de vie (cf. (anglais) ou (français). Voir également Développement durable et renouvellement urbain : des outils opérationnels pour améliorer la qualité de vie dans nos quartiers, Catherine Charlot-Valdieu et Philippe Outrequin, Edition L Harmattan, Outre les deliverables 3 et 4 évoqués ci dessus 6

7 Ce deliverable 5 décrit également (en anglais) les scénarii Factor 4 pour un grand nombre des études de cas. Le deliverable 6 réunit les fiches descriptives sur les technologies prises en compte dans les modèles (en anglais). Le deliverable 7 rassemble les fiches synthétiques de résultats de cas analysés avec uniquement l objectif écologique dans chacun des pays concernés par Factor 4 (en anglais). Le deliverable 9 présente les études de cas dans chacun des pays (langue nationale) Le deliverable 10 est l ébauche d une stratégie nationale pour atteindre le facteur 4 dans le logement social (langue nationale) D autres deliverables complèteront par la suite ces résultats. 1. LES OBJECTIFS DU MODELE SEC Pour atteindre les objectifs du projet Factor 4, il nous est apparu nécessaire d élaborer un modèle d analyse en coût global qui permette: - de compléter les analyses ou diagnostics techniques avec des éléments économiques et financiers, - d aider le bailleur à identifier les bâtiments à réhabiliter dans un projet de transformation durable de quartier et à évaluer l importance des travaux avec une optimisation à la fois technique, économique et financière, - d aider à la sélection des bâtiments à démolir ou à réhabiliter (de façon importante ou plus légère) dans les projets de renouvellement urbain ou de transformation durable des quartiers - et enfin de prendre en compte l énergie et la réduction des émissions de gaz à effet de serre dans les Plans de Gestion de Patrimoine des bailleurs sociaux. La réhabilitation énergétique d un patrimoine de logements sociaux pose de nombreuses questions : - Quels bâtiments réhabiliter et dans quel ordre opérer? - Jusqu où réhabiliter? - Faut-il commencer par les bâtiments les plus énergivores ou suivre l ordre des obsolescences et des renouvellements de matériels et équipements en proposant à chaque fois des renforcements en matière d efficacité énergétique? - Faut-il travailler sur les bâtiments les plus gros consommateurs d énergie, les plus gros émetteurs de CO 2 ou les plus coûteux en charges pour les locataires? - Faut-il privilégier les bâtiments pour lesquels l impact sur l équilibre financier pour le bailleur est moindre? - Comment concilier les travaux d économies d énergie et les économies de gaz à effet de serre avec l objectif de réduire le couple loyer + charges? - SEC est un outil d optimisation des programmes de réhabilitation Le modèle Factor 4 (baptisé modèle SEC en France) vise à optimiser la nature des travaux pouvant être réalisés sur des bâtiments représentatifs de chacune des classes ou typologies du patrimoine. Quelles optimisations? D un point de vue strictement énergétique, sans prendre en considération les autres aspects d un bâtiment, de logements sociaux notamment, nous pouvons distinguer trois façons d optimiser un bâtiment : - l optimum énergétique proprement dit qui vise à réduire la consommation d énergie du bâtiment en fonction des possibilités techniques du moment - l optimum écologique qui vise à réduire les émissions de gaz à effet de serre 7

8 - l optimum socioéconomique qui vise à réduire le montant du couple loyer + charges pour les locataires. Ces optima sont tous à rechercher sous la contrainte du financement des investissements. Le modèle SEC cherche à présenter les impacts des projets de réhabilitation sous ces trois aspects, énergétique, écologique et social. Leur mise en perspective est assurée par le développement d une approche globale intégrant : - l évolution des prix de l énergie, montrant la dimension économique importante de la consommation d énergie, le temps de retour des opérations étant calculé à partir d hypothèses sur l évolution de ces prix, - les émissions de CO 2 et leur intégration dans le calcul par sa monétarisation (externalité) d une part et par la mise en évidence du facteur de réduction des gaz à effet de serre, - le coût global énergétique calculant l économie ou le coût global de l opération, compte tenu des amortissements des équipements et des futures dépenses ou économies d énergie. Le modèle doit donc permettre d identifier quand et comment intervenir pour chacun des types de bâtiment représentatifs du patrimoine d un bailleur (ou des bâtiments concernés par un projet de renouvellement urbain, dossier ANRU par exemple ou d une agglomération dans le cas d une stratégie mise en place à cette échelle) au regard de ces 3 optimum, énergétique, écologique et socioéconomique. SEC est un outil de gestion énergétique du patrimoine (PEP) des bailleurs Les questions évoquées ci-dessus sont au cœur de la problématique de la réhabilitation énergétique des bâtiments d un patrimoine et doivent trouver des solutions au sein d un Plan Energétique de Patrimoine (PEP). Le PEP repose sur une approche globale du patrimoine mais doit comporter des propositions de réhabilitation énergétique concrètes sur les différents segments de ce patrimoine, avec des rythmes de programmation et de réalisation et des facultés permanentes d adaptation (principe de résilience). Il est par conséquent nécessaire d élaborer une typologie des bâtiments d un bailleur en fonction des caractéristiques techniques, énergétiques et financières des bâtiments. Une fois cette typologie élaborée, il est possible, avec le modèle SEC, de définir des travaux d économies d énergie pour des bâtiments représentatifs de chaque classe de la typologie. Les différences entre les modèles Factor 4 : ASCOT, BREA et SEC Les modèles danois (ASCOT) et italien (BREA) nécessitent de connaître les données nécessaires au modèle et notamment : - la valeur des coefficients de déperdition thermique U ou K des murs, de la toiture, des planchers et des menuiseries - l efficacité du système de chauffage - les consommations d énergie du bâtiment pour les différents usages - les consommations d eau (pour ASCOT, une valeur moyenne étant proposée dans BREA). Le modèle SEC est différent dans la mesure où il peut estimer les données lorsque le bailleur ne les connaît pas. Cette estimation a été jugée nécessaire par les bailleurs dans la mesure où ils ne disposent pas toujours de l ensemble des données évoquées ci-dessus. Enfin les technologies et techniques étant différentes selon les pays, les techniques traitées par chacun des modèles sont celles qui sont utilisées dans le pays concerné (Cf. chapitre 2.4). 1.1 La démarche globale Le modèle SEC présenté ci-après est une étape de la démarche globale d élaboration d un Plan Energétique de Patrimoine. 8

9 Le modèle SEC doit être conçu pour travailler à l échelle du patrimoine, il ne vise donc pas à concurrencer les diagnostics énergétiques ou thermiques des BET. Il doit par contre les utiliser pour coller au mieux aux réalités du parc de logements. Ceci dit, le modèle SEC s attache à travailler au niveau de bâtiments représentatifs, donc de bâtiments réels. Il doit par conséquent être assez fiable pour décrire correctement la situation énergétique d un bâtiment sans être totalement exhaustif sur l analyse. Le modèle SEC peut de ce fait être utilisé à l échelle du bâtiment, même si le but recherché est d approcher le patrimoine global. Les différentes étapes de la démarche d analyse avec le modèle SEC sont les suivantes. Etapes de l analyse énergétique avec le modèle SEC 1 Analyse de la typologie du patrimoine de logement social d un bailleur ou d un territoire 2 Choix de bâtiments types représentatifs du parc 3 Analyse de la consommation d énergie de ces bâtiments 4 Elaboration de scenarii réalistes pour la réhabilitation énergétique de ces bâtiments 5 Evaluation des impacts des scenarii sur les trois dimensions énergétique, écologique et socioéconomique 6 Choix des meilleurs scenarii pour chaque catégorie de bâtiment 7 Elaboration d un processus itératif visant à définir une stratégie optimale à travers une analyse multicritères 8 Elaboration d un projet de programme L analyse de la consommation d énergie d un bâtiment est réalisée avec pour objectif de faire se rejoindre les informations réelles disponibles sur le bâtiment avec ses caractéristiques techniques. Le modèle SEC poursuit plusieurs objectifs différents selon le contexte : il doit pouvoir donner aux bailleurs une information fiable sur les consommations d énergie d un bâtiment en l absence de données sur les consommations ; il doit pouvoir donner aux bailleurs une description technique suffisamment robuste pour éclairer l origine des déperditions et des pertes d énergie cohérentes avec une consommation d énergie connue ; il doit pouvoir montrer la cohérence ou non entre le calcul théorique des consommations d énergie d un bâtiment et sa consommation réelle en suggérant des questions en cas de grande différence. Le point de départ du modèle est l obtention d une information fiable sur la consommation d énergie d un bâtiment et sur ses caractéristiques techniques tant au niveau de l enveloppe que des équipements de chauffage et de régulation. Des scenarii de réhabilitation peuvent être élaborés par les chargés d opération des bailleurs en fonction d hypothèses réalistes ou de projets de BET. Ces scenarii sont évalués sous les aspects énergétique, écologique et socioéconomique. Une fois tout ou partie d un patrimoine ainsi évalué, les bâtiments ou les familles de bâtiment peuvent être classés selon différents critères ou indicateurs : étiquette énergétique, facteur CO 2, coût global énergétique, temps de retour. D autre part, les coûts des travaux et les besoins de financement peuvent être affectés à chaque bâtiment ou classe de bâtiments. Une analyse multicritère peut alors être menée pour «optimiser» les choix en fonction des priorités affectées par le bailleur. L optimisation est envisagée en terme de stock de bâtiments à réhabiliter, de technologies ad hoc pour ces réhabilitations et enfin en terme d étalement dans le temps de ces travaux. 1.2 Hypothèses pour la démarche La démarche doit être appropriée par les bailleurs sociaux eux-mêmes afin qu ils intègrent réellement la dimension énergétique dans leur stratégie de gestion de patrimoine, la dimension énergétique véhiculant des aspects souvent peu présents dans la gestion de patrimoine tels que les coûts d exploitation et de maintenance, l évolution et l incertitude des prix, la prise en compte du temps autre qu économique et financier De ce fait, l objectif du modèle SEC est à la fois d être simple et complexe : 9

10 - complexe car il exige de manipuler de nombreux concepts et de développer une approche multidimensionnelle, - simple car il a pour vocation d être utilisé par les bailleurs sociaux eux-mêmes, non spécialistes forcément des problèmes énergétiques. Une des caractéristiques du modèle est notamment de proposer des «valeurs par défaut» qui viennent se substituer aux informations indispensables pour évaluer la consommation d énergie d un bâtiment et aux informations permettant les calculs de rentabilité économique. Le modèle SEC se distingue nettement à ce sujet des deux autres modèles élaborés par les partenaires scientifiques du projet Factor 4. En effet, le modèle ASCOT (Assessment of Sustainable COnstruction and Technology cost model) pour le Danemark (élaboré par Cenergia, DK) et le modèle BREA (Building Retrofitting Energy efficiency Assessment model) pour l Italie (élaboré par Ricerca & Progetto, Italie) n offrent pas de valeur par défaut qui permettent de reconstituer le bilan énergétique d un bâtiment. 1.3 La construction du modèle SEC La construction du modèle SEC s est faite de façon itérative avec plusieurs bailleurs sociaux associés au projet. Le résultat obtenu à l issue de ce travail est un modèle opérationnel qui permet d évaluer le triple enjeu énergétique, écologique et socioéconomique d un projet de réhabilitation énergétique (étape 6 de la démarche globale). Cette évaluation peut être synthétisée sous la forme d un diagramme qui présente quatre dimensions - investissement (ou coût des travaux) - effet économie d énergie - effet réduction de gaz à effet de serre (qui se traduira en coût carbone évité) - effet économie de charges. Un bilan en coût global peut être construit en prenant en compte les différents éléments monétarisés. L optimisation énergétique d un programme de réhabilitation avec le modèle SEC Situation avant travaux Situation après travaux Consommation d'énergie (kwh/m2) Economie d'énergie Evolution du prix de l'énergie Emission de CO2 (kg CO2/m2) Réduction CO2 Economie de charges avec effet prix de l'énergie Economie de charges Charges (P1 + P2) en /m2 Prix CO2 ( ) Investissement (VNA en /m2) 10

11 Source La construction du modèle et la présentation qui en est faite comprend elle-même six étapes successives qui pourront être appliquées à chaque type de bâtiment d un patrimoine. Etape 1 : Evaluer la consommation théorique du bâtiment Cette consommation est évaluée à partir des caractéristiques techniques du bâtiment (type) et des caractéristiques thermiques de s équipements. Les caractéristiques techniques sont celles de l enveloppe (coefficient de déperditions thermiques) et du renouvellement d air ainsi que les conditions climatiques. Un index de comportement et de régulation est également intégré pour tenir compte des caractéristiques particulières du chauffage électrique. Les caractéristiques relatives aux équipements permettent de définir des rendements pour les installations de chauffage et d eau chaude sanitaire. Notons que la description technique du bâtiment se fait toujours avec une alternative laissée à l utilisateur : ou bien, il connaît les caractéristiques techniques demandées ou bien le modèle propose ces caractéristiques en fonction d autres paramètres généralement connus (tels que la date de construction ou de la dernière réhabilitation lourde). Cette ouverture du modèle permet de plus ou moins affiner les résultats en fonction des données de départ connues, sans bloquer le calcul ni altérer la validité du calcul si les données existent. Le bilan obtenu fournit une consommation d énergie théorique qui inclut le chauffage, l eau chaude sanitaire et l électricité spécifique (éclairage des logements et des parties communes, électroménagers) Ce bilan est aussi présenté sous la forme de la dépense pour les locataires et en émissions de CO 2. Si le modèle SEC permet de calculer ces consommations, il n est pas le seul et les bailleurs sociaux peuvent aussi disposer d outils et notamment le modèle de diagnostic de la performance énergétique des bâtiment (DPE), issu de la directive européenne et de l obligation de l affichage des consommations des logements à louer ou mis à le vente. Dans ce cas, l opérateur pourra utiliser directement les résultats de son modèle ou entrer les données dans le modèle SEC afin de vérifier la cohérence des outils. Etape 2 : Préciser les conditions de mise en place d un programme d actions énergétiques sur le bâtiment. Il est en effet primordial de réfléchir à des programmes de réhabilitation énergétique qui tiennent compte dès le départ des contraintes liées au bâtiment d une part et aux opérations de remplacement programmées d autre part. Les contraintes liées au bâtiment étudié doivent être listées : il peut s agir de contraintes de localisation et d espace, de raccordement à un réseau Les opérations de remplacement programmées doivent être connues (à partir du plan de gestion du patrimoine) afin d en tenir compte comme des opérations incontournables à faire dans les prochaines années ou décennies. D autre part, l analyse de la consommation d énergie, la connaissance des dates d installation des équipements, des dernières réhabilitations permettent d orienter les recommandations à faire en matière énergétique. Cette seconde étape regroupe par conséquent trois aspects : - les contraintes du bâtiment - les barrières rencontrées - les besoins programmés de remplacement - les premières orientations issues de l analyse énergétique du bâtiment. Etape 3 : Ecrire des scenarii de réhabilitation énergétique 11

12 Des scenarii peuvent ensuite être élaborés qui s appliquent à un bâtiment ou à une famille de bâtiments analogues. Etape 4 : Evaluer les scenarii L évaluation à l aide du modèle SEC doit permettre d évaluer le coût d investissement et le coût global énergétique des projets de réhabilitation énergétique de bâtiments, pour chaque scénario. Le coût global énergétique se définit comme la somme de la valeur nette actualisée des investissements et des coûts d exploitation (dépenses directes en énergie et coûts de maintenance), compte tenu de l évolution du prix de l énergie. Des variantes sont proposées intégrant dans le calcul le coût de la tonne de carbone. Etape 5 : Elaborer et évaluer des variantes autour des scenarii Ces variantes permettront d affiner les résultats et de trouver de façon théorique des optimum en matière d investissement. Etape 6 : Recenser l ensemble des recommandations technico-économiques pouvant être formulées Cette analyse permettra de hiérarchiser les scenarii en fonction des résultats obtenus. Un bilan est à faire avec chaque bailleur social pour discuter des coûts et bénéfices des différentes solutions et voir quelles solutions pourraient être envisagées. La discussion porte sur les solutions et problèmes à résoudre à court terme mais aussi à moyen et long terme. L objectif de cette démarche est de faire en sorte que les bailleurs sociaux puissent s approprier l outil et intégrer la problématique énergétique dans leur Plan Stratégique de Gestion de Patrimoine. 2 PRESENTATION DU MODELE SEC 2.1 Feuille de saisie Le bâtiment est décrit d un point de vue énergétique en ne retenant que les paramètres explicatifs de la consommation d énergie les plus essentiels. Autrement dit, le modèle SEC ne vise pas l exhaustivité et ne cherche pas à remplacer les modèles d analyse plus fouillés. Nous cherchons à décrire un bâtiment en fournissant un ordre de grandeur raisonnable de la consommation et de la dépense d énergie qu il occasionne. Le modèle SEC doit pouvoir être utilisé par les bailleurs sociaux eux-mêmes en étude de préfaisabilité d une opération de réhabilitation. Le projet FACTOR 4 vise à faire en sorte que les bailleurs sociaux intègrent la dimension énergétique dans leur plan de gestion de patrimoine d une part et dans leur plan stratégique de patrimoine d autre part. Le modèle SEC doit les aider à intégrer cette dimension très en amont et susciter des études énergétiques complémentaires dès lors que la décision de réhabiliter est prise. Autrement dit, le modèle SEC doit être un outil d aide à la décision aidant le bailleur à élever le niveau de l efficacité énergétique dans les futurs cahiers des charges des projets. La description du bâtiment est faite à partir de 4 tableaux. 12

13 1 - Données énergétiques Il s agit de repérer les consommations réelles du bâtiment corrigées du climat, si celles-ci sont connues. Le prix de l énergie payée est aussi demandé, en distinguant l abonnement et le coût marginal (pour le gaz, l électricité et le chauffage urbain). Données existantes sur le bâtiment / Existing data upon the building Consommation d'énergie annuelle en MWh / annual energy consumption in MWh dont Chauffage des locaux / space heating dont Eau chaude sanitaire / Sanitary Hot Water (SHW) dont Chauffage des locaux + Eau chaude sanitaire / total heating + SHW dont Electricité des parties communes / electricity consumption of common spaces dont Electricité des logements / electricity consumption in dwellings Source : SEC model Commentaires : Tableau 1 : données énergétiques Forme d'énergie / Energy type Unité / Unit MWh MWh MWh MWh MWh Quantité / quantity Prix unitaire en / Unit price in Abonnement / logement Coût marginal Le modèle SEC ne vise pas à définir des consommations d énergie des bâtiments mais à expliquer cette consommation, ce qui est nécessaire pour calculer des impacts de scenarii de réhabilitation énergétique. De ce fait, la connaissance de la consommation réelle est très importante. Cependant, cette consommation réelle peut poser problème dans son interprétation. Il est important de rappeler le niveau de température dans les logements : on trouvera des bâtiments dont la consommation de référence est de 21 C et d autres de 16 C. Un degré d écart représente environ 7 % de différence de consommation d énergie. La réhabilitation doit s opérer autant que possible, sur une base réglementaire de 19 C. Le prix de l énergie fournie est demandé en distinguant l abonnement du coût variable ou marginal relatif au kwh consommé. Il est important de noter que les économies d énergie faites sans changer de type d énergie consommée doivent être évaluées au coût marginal, c est-à-dire, sans abonnement. En effet, il est très rare que le contrat d abonnement (surtout au gaz naturel) change si la consommation d énergie diminue. Ce qui revient à signaler que le coût moyen de l énergie augmente quand un logement consomme moins d énergie A l inverse, quand il y a substitution d énergie, le prix de l énergie doit être analysé, abonnement compris. 2 - Données générales 13

14 Ce tableau permet de présenter de façon simple le ou les bâtiments à étudier. Dans le cas où il y a plusieurs bâtiments, il est nécessaire que ceux-ci soient identiques, autrement, on utilise le modèle autant de fois qu il y a de bâtiments différents. Tableau 2 : description générale du bâtiment Description du bâtiment / Building description Type de bâtiment / building type Date de construction / Construction date Localisation (commune) / location (city) Localisation (n de département) / Location (region) Nombre de bâtiments / number of buildings Taille des bâtiments (surface habitable en m 2 ) / building size (liveable surface in sm) Nombre de logements / number of dwellings Hauteur moyenne sous plafond /average height under ceil Nombre de niveaux / number of floors Type de chauffage des logements / heating system Fourniture d'eau chaude sanitaire / sanitary hot water system Type de toiture / Roof type Type de ventilation / ventilation type Zone climatique Source : SEC model L analyse de la typologie des bâtiments dans chacun des pays (cf. deliverables 3 et 4) nous a conduit à retenir des hypothèses concernant : - le type de bâtiment o maison individuelle isolée o maison individuelle groupée o logement en immeuble collectif de moins de 50 logements o logement en immeuble collectif de plus de 50 logements - la date de construction o Avant 1956 o Entre 1956 et 1970 o Entre 1971 et 1975 o Entre 1976 et 1989 o Entre 1990 et 2000 o Après le type de chauffage des logements o chauffage central collectif au gaz o chauffage central individuel au gaz o chauffage central au fioul o chauffage urbain o chauffage électrique o pompe à chaleur o chauffage au bois o appareils divisés de chauffage o autres - le type de fourniture d eau chaude sanitaire 14

15 o Chaudière, ECS instantanée o Chaudière, ECS par accumulation o Centralisée par réseau de chaleur o Chauffe eau, chauffe bain gaz o Chauffe eau électrique o Chauffe eau électrosolaire o Chauffe eau solaire avec appoint gaz - le type de toiture o toiture terrasse o combles habitables o combles perdus - le type de ventilation o ventilation naturelle o ventilation simple flux o ventilation hygroréglable o ventilation double flux 3 - Description de l enveloppe Le modèle cherche à définir le niveau de déperdition thermique des différentes parois et propose des coefficients de déperditions thermiques en fonction des dates de construction et des dernières dates de réhabilitation de ces parois. L utilisateur du modèle est évidemment convié à fournir les vrais valeurs du bâtiment s il les possède. Les valeurs proposées par défaut sont issues du modèle utilisé dans le cadre de la directive Performance Energétique des bâtiments 2002/91/CE et de sa transposition en France 4. Le modèle distingue les déperditions thermiques issues des murs, des planchers, des toitures, des cages d escalier d immeubles souvent non isolées et enfin des menuiseries (fenêtres et dormants). L évaluation des coefficients R (pour les parois opaques) et U w pour les parois vitrées permet de calculer le coefficient G de déperditions thermiques totales du bâtiment. Tableau 3 : Déperditions thermiques de l enveloppe du bâtiment Données techniques - Enveloppe / technical data - envelope Déperditions thermiques des murs / thermal losses from walls Valeur du coefficient de déperditions / value of the thermal losses coefficient Date de la dernière réhabilitation avec isolation thermique des murs / date of the previous energy retrofitting action Déperditions thermiques des planchers / thermal losses from floors Valeur du coefficient de déperditions / Value of the thermal losses coefficient Date de la dernière réhabilitation avec isolation thermique des planchers / date of the previous energy retrofitting action Déperditions thermiques des toitures / thermal losses from roof Valeur du coefficient de déperditions / value of the thermal losses coefficient Date de la dernière réhabilitation avec isolation thermique de la toiture / date of the previous retrofitting action 4 La méthode de Calcul des Consommations Conventionnelles dans les Logements -> 3CL, Tribu énergie,

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17 Déperditions thermiques des cages d'escalier (immeubles seulement) / thermal losses from stair blocks (collective buildings only) Isolation thermique cages d'escalier sur cloisons : oui ou non / thermal insulation Yes or No Déperditions thermiques des fenêtres / thermal losses from windows Type de fenêtres / Windows type Simple vitrage / simple glass Double vitrage bois / double glass and wood Double vitrage PVC / double glass and PVC Double vitrage + isolation renforcée / Double glass with reinforced insulation Fenêtres et menuiseries très haute performance /high performance windows and joineries Source : SEC model 4 - Description des équipements thermiques La description des équipements thermiques doit conduire à définir un rendement pour le système de chauffage d une part et pour le système de fourniture d eau chaude sanitaire d autre part. Tableau 4 : Description des équipements thermiques Données techniques - Equipement thermique / technical data - thermal equipment Date de l'installation du système de chauffage / Date of the heating system installation Date de changement du brûleur / date of the last change of the burner Rendement du système de chauffage (émission + distribution + génération + régulation) / heat system yield (emission, distribution, generation, regulation) Date de changement du ballon si ECS indépendant / date of the tank change if independant SHW Rendement du système de fourniture d'eau chaude sanitaire (distribution, stockage, générateur) / SHW system distribution yield (distribution, stockage and generators) Données techniques - Consommation électrique / Technical data - Electric consumption Consommation d'électricité spécifique / Specific electric consumption Logements en kwh par m 2 de surface habitable / dwellings in kwh per sm of liveable surface Parties communes en kwh par an pour le bâtiment / common spaces in kwh per year for the building Source : SEC model Le modèle SEC requiert aussi des informations qui pourront devenir endogènes au modèle dans une version future. Ce sont les surfaces des parois opaques et vitrées d une part et les données météorologiques d autre part. 2.2 Données du modèle Il s agit des données permettant de calculer la consommation théorique d un bâtiment. Deux types de données sont nécessaires. Les données qui concernent les déperditions thermiques du bâtiment et le rendement thermique des installations sont indispensables pour les calculs par défaut, en cas d absence de données du bailleur sur le bâtiment. 17

18 Ces données ont été discutées avec les bailleurs membres du groupe national Factor 4 (partenaire ou partenaires associés). 2.3 Bilan énergétique Consommation d énergie Consommation finale Le bilan énergétique est calculé en énergie finale, c est-à-dire en énergie réellement consommée dans le bâtiment puis en énergie primaire, compte tenu des pertes de rendement de transport ou de distribution de l énergie. Les compteurs d énergie affichent des consommations d énergie finale selon leur pouvoir calorifique supérieur (ou PCS). Le PCS donne le dégagement maximal de chaleur lors de la combustion, y compris la chaleur de condensation de la vapeur d au produite lors de la combustion. La consommation finale peut être exprimée selon le pouvoir calorifique inférieur ou PCI qui exclut la chaleur de la condensation de l eau. La consommation finale en PCI est celle qui est utilisée dans le DPE pour exprimer l énergie finale. Les coefficients de conversion sont les suivants : Gaz naturel : 1 kwh PCI = 1,11 kwh PCS Gaz propane ou butane : 1 kg de propane = 13,8 kwh PCI ; 1kg de butane = 12,78 kwh PCI Fioul domestique : 1 litre = 9,97 kwh PCI Consommation primaire Les pertes ou coefficient d équivalence en énergie primaire sont les suivantes : Fioul, gaz, bois : 1 kwh final = 1 kwh équivalent primaire soit 1 kwh ep Electricité : 1 kwh final = 2,58 kwh équivalent primaire soit 2,58 kwh ep Réseau de chaleur : 1 kwh final induit une consommation de 1,35 kwh p compte tenu du rendement des chaufferies des réseaux et des pertes de transport (rendement moyen en France de 74 %). Bilan CO 2 Le modèle calcule ensuite les émissions de CO 2 à partir des facteurs d émission retenues pour le calcul de la DPE (qui tiennent compte du contenu en carbone du cycle de vie des combustibles fossiles 5 et des émissions de CO 2 des centrales thermiques). Les facteurs d émission sont donnés en g de CO 2 par kwh PCI d énergie finale. Pour les réseaux de chaleur, il est important de connaître le contenu réel en CO 2 du réseau, information disponible auprès des gestionnaires de réseau. Sinon, le calcul peut être effectué si l on connaît la répartition des énergies utilisées et le rendement de l installation ; sinon, on propose de retenir le coefficient pris dans la certification Cerqual. 5 L analyse en cycle de vie contribue à augmenter de 25 à 40 g CO 2 / kwh les émissions directes. 18

19 Tableau 1 : Facteur d émission de CO 2 en g. CO 2 / kwh p Emissions Gaz naturel 234 Fioul domestique 300 Electricité Chauffage : 180 Autres usages : 40 Réseau de chaleur 300 Bois 13 Gaz propane ou butane 274 Dépense énergétique La dépense des résidents est évaluée en donnant un prix de l énergie de référence à chacune des énergies. Les prix retenus par défaut sont ceux d Août 2006 et sont issus de la base de données du Ministère de l Industrie PEGASE ( Ces prix de référence sont les suivants : Fioul domestique : 6,82 c / kwh Gaz naturel : 5,39 c / kwh se répartissant en : - consommation annuelle de à kwh : abonnement : 35,95 /an ; prix du kwh : 5,99 c /kwh - consommation annuelle de à kwh : abonnement : 125,2 /an ; prix du kwh : 4,31 c /kwh - consommation annuelle au delà de kwh : abonnement : 187,62 /an ; prix du kwh : 4,14 c /kwh Electricité : 11,87 c / kwh (option HC / chauffage), sinon 14,33 c / kwh se répartissant en : - 6 kva simple tarif : abonnement : 61,05 /an ; prix du kwh : 13,11 c /kwh - 9 kva double tarif : abonnement : 189,85 /an ; prix du kwh : 9,06 c /kwh - 12 kva double tarif : abonnement : 274,04 /an ; prix du kwh : 9,06 c /kwh Bois : 2,60 c / kwh Réseau de chaleur : 5,55 c / kwh A noter que le prix de l énergie du réseau de chaleur peut varier énormément selon le site et doit être précisé par le bailleur. Le prix peut être directement donné dans la feuille de calcul en même temps que les consommations initiales. 19

20 Bilan pour le bâtiment Le bilan est donné pour le bâtiment, par logement et par m 2 de surface habitable. Les ratio par m 2 de surface habitable permettent de calculer, à titre indicatif, l étiquette Energie et l étiquette CO 2 du bâtiment. Nous faisons figurer ces étiquettes dans la fiche résultat comme ci-dessous. Tableau 2 : Bilan par bâtiment Consommation finale en kwh / m 2 245,1 dont Données réelles connues Chauffage 174,1 175,4 ECS 33,5 0,0 Electricité 37,5 0,0 Consommation en kwh primaire / m 2 327,3 Emission de CO 2 en kg / m 2 48,7 Dépense énergétique en / m 2 - an 17,2 Chauffage et ECS en kwh ep/m 2 - an 230,5 Chauffage et ECS en kg CO 2 / m 2 47,2 D E Consommation d énergie par m 2 de surface habitable , ,50 Electricité 150 Eau chaude ,12 Chauffage 50 0 Source : La Calade pour le modèle SEC, projet Factor 4 20

21 Rappel sur les étiquettes en France Consommation d énergie par m 2 Emissions de CO 2 par m 2 50 kwh A 10 kg kwh B kg kwh C kg kg kwh D kg kwh E kg kwh F F > 60 kg > 425 kwh G 2.4 Elaboration des scenarii Les scenarii sont élaborés à partir d un ensemble de propositions de technologies ou d actions à mener dans le bâtiment. La valeur ajoutée de Factor 4 est de comporter des données économiques en sus des informations techniques fournies traditionnellement. Pour de plus amples informations sur les aspects techniques, il est conseillé de consulter notamment les résultats d un autre projet du programme SAVE,, le projet TREES coordonné par l Ecole des Mines de Paris (Bruno Peuportier). Par ailleurs les technologies ou techniques utilisées sont différentes d un pays à un autre et les coûts sont également différents d un pays à un autre. C est pourquoi une base de données des technologies économes en énergie traitées dans chacun des modèles a été élaborée (Deliverable 6). Cette base de données pourra être mise à jour dans chacun des pays et complétée pour d autres pays européens. Pour chaque technologie, une fiche synthétique a été élaborée. Celle-ci comprend:: - une description synthétique de la technologie elle-même, - une image ou photo, - une description de quelques détails parmi les plus importants, - l objectif principal poursuivi en matière d énergie, - une description technique synthétique, - les principales informations économiques disponibles coûts d investissement, subventions éventuelles, durée de vie des équipements ou composants, coûts de mise en œuvre et de maintenance, les économies engendrées. Au total, le modèle SEC propose 43 options ou technologies réparties en 29 options pour le chauffage des locaux, 6 pour la fourniture d eau chaude sanitaire et 8 pour l électricité. 21

22 Tableau 3: Liste des technologies traitées dans les différents modèles Factor 4 ASCOT BREA SEC Technologies N fiche Chauffage et climatisation (confort d été) Ventilation mécanique contrôlée simple flux H 1 Ventilation mécanique contrôlée hygroréglable type B H 1 Ventilation mécanique contrôlée double flux avec récupération de chaleur H 1 Equilibrage de l installation H 2 Compteurs individuels H 3 Limitation du renouvellement d air H 4 Economies d énergie liées au comportement des usagers H 5 Isolation thermique des murs par l intérieur H 6 Isolation des murs par l extérieur (trois options) H 6 Isolation thermique des planchers H 7 Isolation thermique des toitures (trois options) H 8 Suppression des ponts thermiques H 9 Double vitrage (Uw = 2,5) H10 Menuiseries extérieures performantes Uw = 1,6 H 10 Menuiseries extérieures très performantes Uw = 1,1 H10 Solaire passif, véranda, serres H 11 Changement de chaudière dont chaudière à condensation et cogénération H 12 Installation d un chauffage central Gestion Technique Centralisée des bâtiments (GTB) H 13 Robinets thermostatiques H 14 Pompes à chaleur et pompes à chaleur géothermales H 15 Calorifugeage H 16 Climatisation H 17 Eau chaude sanitaire Compteurs individuels W 1 Chauffe eau solaire W 2 Calorifugeage et pertes de distribution d eau W 3 Systèmes de production instantanée d eau chaude W 4 Economies d énergie liées aux économies d eau W 5 Remplacement chauffe bain ou chauffe eau Electricité Les lampes basse consommation E 1 Economie d électricité des extracteurs et ventilation E 2 Asservissement des pompes de circulation aux chaudières individuelles E 3 Economie d électricité et comportements des occupants (locataires) E 4 Etiquette énergétique des équipements ménagers classe A ou A+ E 5 Suppression de la mise en veille des appareils électroménagers E 6 L optimisation de l éclairage naturel E 7 Eclairage des parties communes Les panneaux photovoltaïques E 8 Moteurs à vitesse variable (ascenseurs) Séchage du linge à l extérieur E 9 Buanderies communes économisant l eau chaude E 10 22