Comparaison optimisée des coûts - simple et fiable

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1 Informations de base concernant le programme d'optimisation Optibat, version Comparaison optimisée des coûts - simple et fiable Pourquoi Optibat...1 Un exemple...2 Les modèles de maison d'habitation...4 Les variantes des installations techniques...5 Le mode de calcul d'optibat...6 Pourquoi Optibat? Dans 21 cantons (d'autres vont suivre), les constructions neuves doivent être conçues de manière à ce que 80% au maximum des besoins en énergie admis pour le chauffage et la production d eau chaude sanitaire soient couverts par des énergies non renouvelables. Les 20% restants doivent être compensés par une meilleure isolation thermique ou couverts par des énergies renouvelables. Deux voies se présentent donc pour satisfaire à cette règle 80/20%. Optibat est un logiciel permettant de chiffrer les coûts de ces variantes pour différents modèles de maison d'habitation. Les concepteurs et les maîtres d ouvrage utilisent cet instrument efficace pour optimiser leurs projets de construction. Une meilleure isolation thermique représente un plus grand investissement dans l enveloppe du bâtiment. Les besoins énergétiques et par conséquent les dépenses énergétiques sont donc réduits. Il est éventuellement possible d'installer un équipement permettant une production de chaleur plus simple et plus avantageuse car le rendement thermique nécessaire est plus faible. L'image ci-dessous illustre ce concept. Isolation Isolation Isolation minimum moyenne maximum Coûts d'isolation Coûts Installations techniques et coûts de maintenance Coûts de l'énergie 1

2 Un exemple Optibat utilise différents modèles de maison d'habitation pour calculer les coûts mentionnés en introduction. Il est facile de reconnaître que les coûts de l'énergie et des installations techniques dépendent du type de production de chaleur (gaz, mazout, pompe à chaleur, etc.). Toutefois, les coûts de l'isolation dépendent également du type de production de chaleur car Optibat respecte toujours la règle 80/20% évoquée en introduction. Cela signifie que les bâtiments équipés d'un système générateur de chaleur qui utilise des énergies non renouvelables doivent être mieux isolés. Le justificatif énergétique (page de couverture) explique cette situation: Valeur-limite dépendant de la localisation et du bâtiment Valeurs dépendant des installations techniques et du bâtiment 80% de la valeur-limite des besoins thermiques pour le chauffage et la production d'eau chaude sanitaire peuvent être couverts par une énergie non renouvelable (point ❷; 154,5MJ/m 2 ). L'exemple ci-dessus concerne une maison familiale située à Lugano, équipée d'un chauffage à gaz et d'une installation solaire pour la production d'eau chaude sanitaire. Les besoins en énergie du bâtiment (avec eau chaude sanitaire) s'élèvent à 192,4 MJ/m 2 (point ❸). L'installation solaire fournissant 38,0MJ/m 2 d'énergie renouvelable, 154,4MJ/m 2 (192,4MJ/m 2 38,0MJ/m 2 ) sont couverts par des énergies non renouvelables, la loi sur l'énergie est respectée. Pour respecter la loi sur l'énergie, les besoins maximum de chaleur pour le chauffage à gaz avec l'installation solaire sont de 142MJ/m 2, et pour le chauffage à gaz seul de 104MJ/m 2. Si dans ce bâtiment, le chauffage à gaz et l'installation solaire sont remplacés par un chauffage à gaz seul, la part d'énergie renouvelable (38,0MJ/m 2 ) est supprimée et les besoins en énergie du bâtiment passent alors de 192,4 MJ/m2 à 154,4MJ/m2. L'isolation du bâtiment doit alors être renforcée ce qui entraîne des coûts supplémentaires. On supprime alors l'installation solaire ce qui réduit le coût d'investissement des installations techniques. De plus, un bâtiment mieux isolé a besoin de moins d'énergie. Quelle variante est la plus économique dans l'ensemble? Optibat répond à cette question. 2

3 Pour cela, il suffit de choisir un modèle de maison d'habitation et la localisation du bâtiment. Pour comparer deux générateurs de chaleur, on applique chacun d'entre eux à un bâtiment. L'exemple ci-dessous compare un chauffage à gaz avec installation solaire pour la production d'eau chaude sanitaire (à gauche) et un chauffage à gaz (à droite). Le bâtiment choisi est une maison familiale compacte située à Lugano. La variante à gauche présente des besoins en énergie de chauffage de 142MJ/m 2, les besoins de la variante à droite ne sont que de 104 MJ/m 2. Le curseur d'isolation montre que la variante à gauche doit être moins isolée pour respecter la loi sur l'énergie. Ensuite, les graphiques ci-dessous illustrent la comparaison économique des coûts d'exploitation annuels. Les coûts d'exploitation annuels de l'isolation sont supérieurs pour le chauffage à gaz (8623 Fr./an). Plausibilité: le bâtiment doit être plus isolé pour être conforme à la loi sur l'énergie. Les coûts des installations techniques sont inférieurs de 1629 Fr./an pour le chauffage à gaz. Plausibilité: les coûts d'investissement de l'installation solaire sont absents avec le chauffage à gaz seul. Les coûts énergétiques sont supérieurs de 68 Fr. pour le chauffage à gaz. Plausibilité: L'eau chaude sanitaire n'est pas produite avec une installation solaire. Au total, les coûts d'exploitation annuels pour un chauffage à gaz seul ( Fr./an) sont inférieurs à ceux d'un chauffage à gaz avec installation solaire pour la production d'eau chaude sanitaire ( Fr./an). 3

4 Pour obtenir un résumé de ces résultats ainsi que des détails supplémentaires (comme les besoins énergétiques finaux, etc.), vous pouvez télécharger un document au format pdf en cliquant sur le lien «Détails du calcul». En outre, il est possible de modifier certains paramètres (tels que les prix de l'énergie) en cliquant sur le lien «Options». 4

5 Les modèles de maison d'habitation Optibat propose à l'utilisateur de choisir entre trois bâtiments différents et 32 localisations. Le bâtiment peut présenter un toit plat ou un toit à pignon. Les informations détaillées concernant les modèles de maison d'habitation figurent dans le tableau ci-dessous (uniquement maisons à toit plat) Description générale Petite maison familiale Maison familiale compacte avec enveloppe du bâtiment avec angles et petites fenêtres orientées sud Grande maison familiale Grande maison familiale avec enveloppe du bâtiment compacte et grandes fenêtres orientées sud Immeuble collectif Immeuble collectif avec7 appartements, enveloppe du bâtiment compacte et beaucoup de fenêtres orientées sud Surface habitable chauffée (surface de référence énergétique) 212 m2 339 m m2 Facteur (A th /A E ) d'enveloppe 2,20 1,96 1,20 Optibat réalisant le calcul du justificatif énergétique complet conformément à la norme SIA380/1, les paramètres nécessaires (surfaces des éléments de construction, caractéristiques matérielles, capacité d'accumulation thermique, facteurs d'ombrage, etc.) sont affectés aux différents bâtiments. 5

6 Les variantes d'installations techniques L'utilisateur a le choix entre huit variantes d'installations techniques. Elles sont réunies dans le tableau ci-dessous. Les coûts des installations techniques ne comprennent pas la répartition de la chaleur ni les conduites sanitaires d'eau froide et d'eau chaude (puisqu'elles sont identiques dans toutes les variantes). Principe Chauffage à mazout Chauffage à mazout avec installation solaire pour la production d'eau chaude sanitaire Chauffage à mazout avec ventilation mécanique Principe Chauffage à gaz Chauffage à gaz avec installation solaire pour la production d'eau chaude sanitaire Chauffage à gaz avec ventilation mécanique Principe Pompe à chaleur sondes géothermique Pompe à chaleur air/eau 6

7 Les composantes des installations techniques sont prévues en fonction de différents paramètres tels que la puissance de chauffage normalisée (par ex. la production de chaleur), la surface de référence énergétique (par ex. chauffe-eau / installation solaire), la hauteur du bâtiment (par ex. conduits d'évacuation des produits de combustion / longueur des câbles solaires). 7

8 Mode de calcul d'optibat Optibat évalue les coûts, les besoins énergétiques, les puissances de chauffe, etc. pour les modèles de maison d'habitation à différents endroits et avec différentes variantes d'installations techniques. Il utilise pour cela de nombreux paramètres qui dépendent les uns des autres. Les principes de calcul ne sont pas décrits de manière détaillée dans le présent document. Il s'agit plutôt de vous donner une idée générale du mode de calcul d'optibat Justificatif énergétique Le calcul du justificatif énergétique selon la norme SIA 380/1 «L'énergie thermique dans le bâtiment» est un fondement important du programme Optibat. Ce calcul permet de déterminer les besoins énergétiques pour le chauffage et la production d'eau chaude sanitaire en fonction de l'enveloppe du bâtiment, de la localisation du bâtiment et d'autres facteurs. Un justificatif énergétique complet a été calculé pour tous les modèles de maison d'habitation. Ainsi, Optibat tient compte de valeurs importantes telles que l'ensoleillement aux différents endroits, les ombrages, les gains de chaleur utilisés, les ponts thermiques, les pertes de ventilation, etc. Si vous avez sélectionné une variante d'installation technique avec ventilation mécanique, Optibat réduit automatiquement le débit volumique d'air extérieur. Lors d'une seconde étape, les éléments de construction du bâtiment (tels que les parois extérieures, les toits, les fenêtres, etc.) ont été plus ou moins isolés à l'aide d'un algorithme d'optimisation complexe. Cet algorithme se base essentiellement sur le fait que les éléments de construction sont isolés avant tout avec une perte d'énergie élevée car leurs économies se font surtout sur le plan des techniques énergétiques. Afin d'éviter l'optimisation d'un seul élément de construction (car il présente des surfaces très nombreuses) et de prendre en compte la proportionnalité inverse de la valeur U pour l'épaisseur de l'isolation, des plages d'optimisation ont été définies. Ces plages d'optimisation se basent sur les valeurs-limites et les valeurs-cibles des différentes normes SIA380/1 (des années 2001, 2007 et 2009). Avec cet algorithme d'optimisation, on obtient donc une optimisation réaliste de l'enveloppe du bâtiment. Les besoins en énergie de chauffage obtenus par configuration d'isolation sont enregistrés. Coûts d'exploitation annuels de l'isolation Les coûts d'investissement de l'enveloppe du bâtiment ont été calculés à l'aide de la configuration d'isolation enregistrée. Une configuration d'isolation comprend pour tous les éléments de construction: - une épaisseur d'isolation en cm pour les éléments de construction opaques - une valeur U et une valeur G pour les éléments de construction transparents - un coût de base par m 2 - des coûts d'incrémentation par cm d'isolation (opaques) ou amélioration de la valeur U (transparents) Les coûts d'investissement sont calculés pour chaque configuration d'isolation en multipliant la surface des éléments de construction par les coûts de base et d'incrémentation. Les coûts 8

9 d'exploitation annuels sont ensuite obtenus avec un taux d'intérêt de 5% et une durée de vie de 50 ans (éléments de construction opaques) ou de 30 ans (ex. fenêtres). Le déplacement du curseur de l'isolation vers la droite (meilleure isolation) entraîne une augmentation des coûts d'exploitation annuels de l'isolation. 9

10 Coûts d'exploitation annuels des techniques d'installation Les coûts d'investissement des variantes d'installations techniques sélectionnées sont calculés avec une analyse des coûts complexe. À l'aide de calculs de compensation (fitting), cette analyse calcule les coûts d'investissement en fonction de différents paramètres (tels que la puissance de chauffage normalisée, la surface de référence énergétique, etc.). Les coûts d'exploitation annuels sont ensuite calculés avec un taux d'intérêt de 5% et une durée de vie de 15 ans (installations techniques). Le déplacement du curseur de l'isolation vers la droite (meilleure isolation) entraîne une diminution des coûts d'exploitation annuels des installations techniques car la puissance de chauffage normalisée chute et il est possible d'utiliser des générateurs de chaleur plus petits et plus avantageux. Coûts énergétiques Les coûts énergétiques sont déterminés à l'aide des besoins thermiques calculés. Le rendement des différentes variantes d'installations techniques est pris en compte (rendement des standards Minergie). La contribution nette des énergies renouvelables est déduite conformément au justificatif énergétique. En outre, une majoration de 10% est imputée pour le chauffage et la couverture des pertes de distribution de chaleur. Optibat prend également en compte les énergies auxiliaires (électriques) pour les pompes de circulation, les brûleurs à mazout, etc. Le déplacement du curseur de l'isolation vers la droite (meilleure isolation) entraîne une diminution des coûts énergétiques. 10