Laboratoire d Etude des Phénomènes de Transfert Appliqués au Bâtiment Université de La Rochelle
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- Cyprien Ricard
- il y a 6 ans
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1 Université de La Rochelle 1
2 LES ENJEUX ENERGETIQUES ET ENVIRONEMENTAUX DANS LES BATIMENTS F. ALLARD Université de La Rochelle Laboratoire d Étude des Phénomènes de Transfert et de l Instantanéité: Agro-industrie et Bâtiment francis.allard@univ-lr.fr Université de La Rochelle 2
3 PLAN DE L EXPOSE CONTEXTE ENERGETIQUE CONTEXTE ENERGETIQUE/ BATIMENT BATIMENTS TERTIAIRES CONTEXTE ENVIRONNEMENTAL LES ENJEUX ENJEUX POUR LE BATIMENT LE CADRE INTERNATIONAL LA DEMARCHE LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» QUELQUES REALISATIONS INTERNATIONALES Université de La Rochelle 3
4 Contexte Énergétique: La révolution industrielle Évolution de la demande énergétique mondiale (Mtep) Université de La Rochelle 4
5 Évolution de la fourniture énergétique mondiale 3%/an Université de La Rochelle 5
6 Prévision /population Depuis 25 ans, la demande énergétique par tête d habitant sur la terre est à peu près constante La population globale augmente d environ /jour L augmentation principale se fait dans les pays peu industrialisés Conséquence: Accroissement important de la pression sur les combustibles fossiles accessibles et augmentation de l émission de GES Université de La Rochelle 6
7 Des ressources limitées dans le RESERVES EN RESSOURCES NATURELLES temps Années Charbon Pétrole Gaz naturel Uranium Université de La Rochelle 7
8 Une solution durable: économiser l énergie!!!! Université de La Rochelle 8
9 CONTEXTE ENERGETIQUE Évolution de la production d énergie primaire nationale Taux d indépendance énergétique national en 2005 : 49,8% Université de La Rochelle 9
10 Contexte Énergétique Structure sectorielle de la consommation énergétique finale ,50% 1,80% 43,60% 23,10% industrie résidentiel et tertiaire agriculture transports Secteur du bâtiment 1 er consommateur 10 Université de La Rochelle 10
11 CONTEXTE ENERGETIQUE/ BATIMENT Université de La Rochelle 11
12 CONTEXTE ENERGETIQUE/ BATIMENT Université de La Rochelle 12
13 CONTEXTE ENERGETIQUE/ BATIMENT Demande énergétique finale par secteur en Europe Université de La Rochelle 13
14 CONTEXTE ENERGETIQUE/ BATIMENT Université de La Rochelle 14
15 BATIMENTS TERTIAIRES Évolution de la part des énergies dans les surfaces du secteur tertiaire Université de La Rochelle 15
16 BATIMENTS TERTIAIRES Évolution de la part du type d énergie dans le secteur tertiaire Université de La Rochelle 16
17 BATIMENTS TERTIAIRES Évolution de la part du type d énergie dans le secteur tertiaire (%) Université de La Rochelle 17
18 BATIMENTS TERTIAIRES Répartition par branche des surfaces du secteur tertiaire Université de La Rochelle 18
19 BATIMENTS TERTIAIRES Consommations énergétiques par branche du secteur tertiaire kwh/m 2 an Université de La Rochelle 19
20 BATIMENTS TERTIAIRES Évolution des surfaces climatisées du secteur tertiaire neuf (x10 3 m 2 ) Université de La Rochelle 20
21 CONTEXTE ENVIRONNEMENTAL Université de La Rochelle 21
22 CONTEXTE ENVIRONNEMENTAL Évolution nationale des productions de GES par secteur Par Secteur (en équivalent CO 2 ) Evolution 1990/2004 Transports +22,7% Résidentiel / Tertiaire +22,3% Industrie -21,6% Industrie de l énergie -9,1% Agriculture /Sylviculture -10,5% Traitement des déchets -8,5% TOTAL (hors U.T.C.F) -0,8% Par Composant CO 2 +5,6% HFC +217% CH 4-14% N 2 O et SF 6-34% Doc CITEPA/Mission Interministérielle Effet de Serre 2006 Université de La Rochelle 22
23 CONTEXTE ENVIRONNEMENTAL Concentration en dioxyde de carbone et température Température Concentration en CO 2 Université de La Rochelle 23
24 CONTEXTE ENVIRONNEMENTAL Evolution de la température moyenne en été en France ( C) Source : GIEC Université de La Rochelle 24
25 CONTEXTE ENVIRONNEMENTAL Émission de dioxyde de carbone par habitant Université de La Rochelle 25
26 CONTEXTE ENVIRONNEMENTAL Université de La Rochelle 26
27 CONTEXTE ENVIRONNEMENTAL Conséquences de l augmentation de la production des GES Université de La Rochelle 27
28 CONTEXTE ENVIRONNEMENTAL Phénomène d îlots de chaleur urbains Université de La Rochelle 28
29 LE PHENOMENE EST DURABLE!!! Université de La Rochelle 29
30 LES ENJEUX Température et concentration de CO 2 Université de La Rochelle 30
31 PARC IMMOBILIER 30 millions de logements, /an 850 millions de m 2 secteur tertiaire, +10 / an Université de La Rochelle 31
32 ENJEUX POUR LE BATIMENT Consommations énergétiques annuelle chauffage + ECS (kwhep/m 2 ) Secteur Bâtiments anciens (avant 1975) Bâtiments neufs Ensemble Valeurs cibles Résidentiel Tertiaire litre fioul 1 m3 gaz 10 kw.h électricité : 1 kw.h final = 2,48 kw.h primaire «Facteur 4» Objectif 2012 pour le neuf!! Université de La Rochelle 32
33 LE CADRE INTERNATIONAL Les engagements internationaux 1972 Stockholm : première conférence internationale sur l environnement 1987 protocole de Montréal : protection de la couche d ozone par l interdiction de certains fluides frigorigènes 1992 Rio : introduction de la notion de développement durable 1997 protocole de Kyoto : lutte contre les changements climatiques (stabiliser les émissions de dioxyde de carbone au niveau de celles de 1990 à l horizon 2010) Université de La Rochelle 33
34 LE CADRE INTERNATIONAL Les décisions européennes issues du protocole de Kyoto Directive Européenne sur la Performance Energétique des Bâtiments (2002) Établissement d une méthodologie commune de calcul de la performance énergétique des bâtiments Définition et révision régulière de normes minimales de la performance énergétique des bâtiments Mise en place d une certification énergétique des bâtiments Meilleur contrôle des systèmes de chauffage et de refroidissement Université de La Rochelle 34
35 LE CADRE NATIONAL Transposition de la directive européenne sur la performance énergétique des bâtiments Réglementation thermique sur les bâtiments neufs RT2005 (-15% par rapport à RT2000, objectif -40% en 2020) Réglementation thermique bâtiment existants (2008) Diagnostic de Performance Énergétique, Inspection des chaudières et des installations de climatisation, Etc... Université de La Rochelle 35
36 Université de La Rochelle 36
37 LA DEMARCHE Université de La Rochelle 37
38 LA DEMARCHE Université de La Rochelle 38
39 LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» Réduction drastique des consommations énergétiques Utilisation des énergies renouvelables Conception (bioclimatique, compacité, orientation, inertie ) Enveloppe (isolation, perméabilité, ponts thermiques ) Ventilation (double-flux, puits candien ) Systèmes (PAC, chaudière à condensation ) Énergies renouvelables (solaire, géothermie, biomasse ) Usages spécifiques (basse consommation ) Gestion intelligente et maintenance des équipements Université de La Rochelle 39
40 LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» Architecture bioclimatique Ouverture au soleil Protections solaires Orientation Université de La Rochelle 40
41 LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» Isolation thermique très performante des parois Conductivité Thermique. mw/mk Silice «pyrogénée» Polystyrène extrudé Polyuréthane Laine de Verre Pression (mbar) Paroi à ossature bois Panneaux isolants sous vide Université de La Rochelle 41
42 LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» Parois vitrées très performantes Vitrages à haute performance U = 0,8 W/m 2 K Université de La Rochelle 42
43 LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» Parois vitrées très performantes SUD SE et SO EST et OUEST NORD Simple vitrage (U = 4,95 W/m 2 K) Double vitrage (U = 2,95 W/m 2 K) Double vitrage peu émissif (U = 1,80 W/m 2 K) Bilan énergétique d un m 2 de fenêtre sur une saison de chauffage à Chambéry, France (kwh/m 2 ) Université de La Rochelle 43
44 LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» Ponts thermiques limités Traitement de ponts thermiques Rupteur de pont thermique pour construction métallique Balcons à ossature indépendante du bâti Université de La Rochelle 44
45 LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» Inertie thermique optimisée Panneau de MCP Stockage et déstockage Université de La Rochelle 45
46 LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» Inertie thermique optimisée Université de La Rochelle 46
47 LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» Enveloppe étanche à l air Membranes pare/air et pare/vapeur Exemple de traversée de paroi Université de La Rochelle 47
48 LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» Enveloppe étanche à l air Principe de la méthode de la «fausse porte» Vue d une «fausse porte» Université de La Rochelle 48
49 LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» Système de ventilation efficace Système de ventilation hybride Potentiel de la ventilation naturelle Université de La Rochelle 49
50 LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» Système de ventilation efficace Ventilation double-flux Ventilation double-flux + PAC Université de La Rochelle 50
51 LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» Système de ventilation efficace Principe et vue d un puits canadien ou puits provençal Université de La Rochelle 51
52 LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» Système de ventilation efficace kwh/an Les besoins de chauffages Consommation des auxiliaires VMC SF VMC DF VMC SF + PUITS VMC DF + PUITS VMC SF VMC DF VMC SF + PUITS VMC DF + PUITS VMC SF VMC DF VMC SF + PUITS VMC DF + PUITS Nancy La Rochelle Nice Université de La Rochelle 52
53 LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» Système de chauffage performant Chaudière à condensation Micro-cogénération Université de La Rochelle 53
54 LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» Système de chauffage performant Floor Heatin g Dom estic h ot water Au xi li ar ies : Pu m ps + Fan kwh/(m². a) Primary energy Final energy Primary energy Final energy Primary energy Nancy La Rochelle Nice Final energy kwh/(m². a) Primary energy Auxiliaries : Pumps + Fans Electrical su pp ly for the d om estic h ot water Heat p u m p electrical sup ply Final energy Primary energy Final energy Primary energy Nancy La Rochelle Nice Final energy Université de La Rochelle 54
55 LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» Intégration des énergies renouvelables Chauffe-eau solaire (ECS) Micro-éolienne urbaine Université de La Rochelle 55
56 LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» Intégration des énergies renouvelables Schéma de principe d un système de rafraîchissement par dessiccation solaire Université de La Rochelle 56
57 LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» Intégration des énergies renouvelables Solutions pour l intégration du solaire photovoltaïque au bâti Exemples d intégration de panneaux solaires photovoltaïques au bâti Université de La Rochelle 57
58 LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» Usages domestiques peu énergétivores Étiquette Énergie Lampe fluorescente Université de La Rochelle 58
59 LES CLES DU BATIMENT «BASSE ENERGIE» Système de gestion efficace Université de La Rochelle 59
60 QUELQUES REALISATIONS INTERNATIONALES PAYS PROGRAMME PEFORMANCE ANNUELLE DE CHAUFFAGE REALISATION Allemagne Passivhaus Cep < 15 kwh/m maisons et immeubles Suisse Minergie-P Cep < 30 kwh/m bâtiments neufs Etats-Unis Zero-Energy Home Production EnR des besoins 2500 maisons Japon Net-Zero Energy Solar Home Production PV des besoins maisons équipées en PV Université de La Rochelle 60
61 LE LABEL «PASSIVHAUS» Label allemand proposé par l'institut für Passivhaus Exigences : Besoins de chauffage < 15 kwh/m²an Étanchéité : débit d infiltration n 50 < 0,6 vol/h Besoins totaux en énergie primaire < 120 kwh/m²an Recommandations : U des parois extérieures < 0,15 W/m²K U des fenêtres et des portes < 0,8 W/m²K Enveloppe à ponts thermiques très limités Usage d appareils électroménagers à haute efficacité énergétique. Université de La Rochelle 61
62 QUELLE ARCHITECTURE? Architecture «nouvelle» Architecture «classique» Université de La Rochelle 62
63 LE LABEL «MINERGIE» Université de La Rochelle 63
64 Objectifs Etats-Unis Source : Building America Université de La Rochelle 64
65 Coût d investissement Source ICADE-2008 Université de La Rochelle 65
66 CONCLUSION Le secteur du bâtiment est incontournable dans toute politique de réduction des consommations énergétiques avec des conséquences économiques, sociales et environnementales importantes A court terme, il existe des solutions techniques qui engendrent des surcoûts et qui nécessitent surtout de «repenser» l acte de construire (conception, construction, maintenance ) et de raisonner en coût économique et environnemental global Un effort de recherche et d innovation sans précédent est nécessaire pour nous permettre d atteindre des ruptures technologiques (bâtiments adaptatifs, matériaux intelligents, vecteur air ) Université de La Rochelle 66
67 Université de La Rochelle 67
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