Quels travaux pour atteindre les cibles énergétiques?

Transcription

1 RECHERCHE DE SOLUTIONS THERMIQUES OPTIMALES Quels travaux pour atteindre les cibles énergétiques? Bertrand MILLS (Enerconcept) Jean-Marc JICQUEL (EDF R&D - département EnerBAT)

2 RECHERCHE DE SOLUTIONS THERMIQUES OPTIMALES Les grandes classiques technologiques et systèmes d ADOMA

3 Géométrie : formes parallélépipédiques. Structure : la structure porteuse des bâtiments est constituée d une âme en béton banché. L isolation thermique : 3 cm de polystyrène et pignon aveugle : ITE Residence «Le Peymian» à la Ciotat Résidence «Billon» à Vénissieux 3

4 Vitrage Double vitrage PVC 4/10/4 (lame d air de 10 mm) réalisé lors de la réhabilitation de bâtiments.

5 Ventilation La ventilation des sites est constante (ventilation mécanique contrôlée simple flux) Les caissons sont situés en toiture. Extracteur des logements et parties communes Les cuisines collectives Plaques de cuisson gaz Entrée d air auto réglable sur les menuiseries extraction par les hottes des cuisines Bouche d extraction auto réglable dans les sanitaires Plaques de cuisson gaz extracteur des cuisines 5

6 Systèmes Production (Chauffage et ECS) Deux chaudières gaz en parallèle (une loi d eau en fonction de la température extérieure) L ECS : - stockée dans un ballon après être passée par l échangeur à plaques. - récupérateur de fumées pour préchauffer l eau chaude sanitaire sur quelques sites 6

7 Systèmes de distribution de chauffage le plancher chauffant mono-zone les radiateurs bi-tube Radiateur bi-tube Site ADOMA de Vénissieux Foyer de «Billon» Thermographie d un plancher chauffant site de ADOMA de Guyancourt Foyer «La Minière» 7

8 RECHERCHE DE SOLUTIONS THERMIQUES OPTIMALES Les cibles à atteindre

9 RECHERCHE DE SOLUTIONS THERMIQUES OPTIMALES Rappels des cibles (énergie primaire/m².an) V0 CEP projet< CEP ref V1 V2 V3 V4 V5 CEP intial-38% Cep projet < 150 Cep projet < 104 Cep projet < 80 GES divise par 4 Cible V0. Cep projet < Cep réf. C est la base de la réglementation RT 2005 : le Cep, Ubat et Tic projet doivent être inférieurs au Cep, Ubat et Tic de référence Cible V1. Cep intial-38% c est la cible principale du projet : le respect du Grenelle de l environnement. Pour la respecter, il faut réduire les consommations de l établissement de 38 % par rapport à l état actuel. Cible V2. Cep projet < 150 kwh ep/m2 cela correspond à l étiquette C d un DPE (Diagnostic de Performance Energétique). Cible V3. Cep projet < 104 kwh ep/m2 cible permettant d atteindre le label BBC rénovation (Bâtiment Basse Consommation). Cette valeur est modulée selon la zone climatique et l altitude Cible V4. Cep projet < 80 kwh ep/m2 cible correspondant au label BBC rénovation non modulé (ex: plan climat de la ville de Paris). Cible V5. Gaz à effet de serre et consommation/4 par rapport aux consommations initiales.

10 RECHERCHE DE SOLUTIONS THERMIQUES OPTIMALES Choix et organisation des solutions technologiques simulées

11 RECHERCHE DE SOLUTIONS THERMIQUES OPTIMALES Quel outil de calcul? - RT Rénovation (règlementaire U48) ou - Simulation thermique dynamique Le choix du groupe ADORER : RT Rénovation permet de limiter les biais de modélisation.

12 Mur intérieur et Allège RT STD Ajout isolant intérieur type :.- Polystyrène (λ=0.032) x x.- Liège expansé (λ=0.049) x x Mur extérieur et Allège RT STD Ajout isolant extérieur type :.- Polystyrène (λ=0.032) x x.- Liège expansé (λ=0.049) x x Les actions unitaires Plancher sur Chaufferie RT STD Bâti Ajout isolant type :.- Polystyrène (λ=0.032) x x.- Flocage (λ=0.046) x x Traitement des ponts thermiques intermédiaires de poutre (sur 2 ou 3 faces) et de refend (retombée d isolant de part et d autre) X X Plancher sur sous-sol RT STD Ajout de Flocage (λ=0.046) Traitement des ponts thermiques intermédiaires de poutre (sur 2 ou 3 faces) et de refend (retombée d isolant de part et d autre) x X x X Fenêtres RT STD Remplacement Fenêtre par des modèles PVC ou Bois avec double vitrage 4/16/4 à lame d argon X X Toiture Ajout isolant extérieur :,- mousse polyuréthane (λ=0.0235) x x RT STD

13 chauffage RT STD Remplacement chaudière actuelle par : Chaudière condensation (npci100=98.2%, npartiel=109.5%) RECHERCHE PAC Air/Eau DE SOLUTIONS, Cop=3.06 THERMIQUES OPTIMALES x x x x Régulation RT STD Les actions unitaires Suppression plancher chauffant, installation radiateur dt<=40 C avec :,- robinet thermostatique x,- Régulation terminale certifié, CA=0.2 x,- Régulation par facade x Programmation chauffage : - Horloge à heure fixe avec contrôle d ambiance x,- optimiseur x Systèmes Pour Pac : régulation fine 40/100 (modulation du groupe) x ECS RT STD ECS solaire collective à appoint centralisé (207 m2 de panneau, appoint 2X2500l) x x Ventilation RT STD Installation VMC :,- Simple flux type hygro B x x,- Double flux à échangeur de chaleur( n=80%) x x

14 Sélection des actions unitaires par site en fonction de leur impact Ecart du Cep projet / Cep initial Comparatif sur 4 sites Guyancourt La Ciotat Venissieux Montigny Etude Mur ITE -24% -12% -21% Etude Mur ITI -11% -8% -19% -6% Etude Fenêtre -5% -5% -7% -7% Etude Toiture -1% 0% 0% -1% Etude plancher bas sur sous-sol non chauffé 0% 0% -2% 0% Etude plancher sur chaufferie 0% 0% 0% Régulation après remplacement PC par radiateur -10% -15% -9% "*" -10% Régulation toutes installations -1% -3% -3% -1% Chauffage -6% -15% -16% -6% ECS solaire -17% -20% -25% -17% Ventilation -16% -5% -15% -16%

15 Principe Les combinaisons technologiques ~Les règles de bonnes pratiques Isolation Systèmes Régulation ~ Les actes permettant un gain supérieur à 1% ~La solution de base Isolation des murs : Polystyrène type Th 32 (Lambda= 0.032) - 20 cm Soit ITE R = 6,25 m²k/w Soit ITI R = 6,25 m²k/w Fenêtre avec vitrage faible émissivité - argon VMC Hygro B

16 4 bouquets développés à partir d une solution de base : -Isolation des murs : Polystyrène type Th 32 (Lambda= 0.032) - 20 cm Soit ITE R = 6,25 m²k/w Soit ITI R = 6,25 m²k/w -Fenêtre avec vitrage faible émissivité argon - VMC Hygro B

17 Exemple des combinaisons testées Scénario Descriptif gro B 35/ Solution de base : fenêtre+ VMC hygro B 002 ITE liège expansé 003 ITE toiture polystyrène (15 cm) l=0, remplacement chaudière condensation auffant par radiateur avec ptimiseur B1 005 plancher chauffant ->radiateur avec régulation terminale certifié 006 VMC Double Flux 007 ECS solaire avec appoint elec 008A ECS solaire avec appoint gaz (perméa 1 vol/h) 008B ECS solaire avec appoint gaz (perméa 1,7 vol/h) 008C ECS solaire avec appoint gaz (perméa 2,5 vol/h)

18 ITI + chaudière Gaz ITI + PAC Ensemble des combinaisons testées ITE + chaudière Gaz ITE + PAC

19 RECHERCHE DE SOLUTIONS THERMIQUES OPTIMALES Les enseignements des grandes tendances

20 Quels «bouquets» de solution pour quelles cibles? - L impact de l ITE : l isolation par l extérieur permet de supprimer les ponts thermiques. Cette technique permet d atteindre plus facilement les cibles, ex : BRON,VENISSIEUX, THONON LES BAINS. -Le taux d infiltration (infiltration 1, 1.7, 2.5 vol/h) n est pas un élément déterminant dans le classement des solutions, sauf pour la cible V5. - le taux d infiltration n est pas un élément déterminant dans le classement des solutions pour la V1, V2, et V3. - le taux d infiltration est un élément déterminant pour la V4 et la V5. -Les cibles V0, V1, V2 et V3 = cibles atteignables. Pour les sept sites, il existe un bouquet de solutions permettant atteindre ces cibles.

21 Quels «bouquets» de solution pour quelles cibles? - Montigny, Thonon les bains & Trappes - V1 : Isolation (fenêtre, mur,toiture) - V0 + V2 + V3 : Isolation + émetteur - V3 : Isolation + émetteur + ECS - V4 : pas atteignable - La Ciotat & Vénissieux - V0 + V1+ V2 +V3 : Isolation (fenêtre, mur, toiture) + émetteur V0 CEP projet< CEP ref V1 V2 V3 V4 V5 CEP intial-38% Cep projet < 150 Cep projet < 104 Cep projet < 80 GES divise par 4 - V4 : (V3)+ ECS solaire - Guyancourt & Bron - V0 + V1+ V2 : Isolation (mur, fenêtre) - V3 : Isolation (fenêtre, mur, toiture) + émetteur - V4 : (V3)+ ECS solaire

22 Quels «bouquets» de solution pour quelles cibles? - la V5 (GEF divisé par 4) est atteignable pour Trappes, Guyancourt, La Ciotat, Vénissieux que si l Eau Chaude Sanitaire Solaire est installée et est associée avec les éléments suivants : ITE PAC ECS Solaire + appoint Gaz Perméabilité 1

23 la V5 (GEF divisé par 4) Site Isolation Générateur Appoint de l Eau Chaude Solaire Perméabilité (Vol/h) Trappes ITE PAC Elect 1, 1.7, 2.5 ITE PAC Gaz 1, 1.7, 2.5 ITE Chaudière Gaz 1, 1.7, 2.5 ITI PAC Elect 1 ITI PAC Gaz 1, 1.7, 2.5 Guyancourt ITE PAC Gaz 1 La Ciotat ITE PAC Gaz 1, 1.7 ITE Chaudière Gaz 1 ITI PAC Gaz 1 Venissieux ITE PAC Gaz 1, 1.7 ITI PAC Gaz 1 ITE PAC ECS Solaire + appoint Gaz Perméabilité 1

24 SYSTEME HELIOPAC Le capteur solaire bénéficie d un avis technique du CSTB et sera fabriqué en «bobines» d un poids de moins de 50 kg, déroulées et assemblées sur place par leurs raccords unions. Le dispositif dispose de Pompes à chaleur Scroll 134a, à détendeur électronique. Elles permettront de récupérer l énergie du capteur solaire. Elles devront être capables de travailler jusqu à 65 C en sortie condenseur, avec une température d entrée évaporateur pouvant varier de -5 à 50 C.

25 Production d ECS par HELIOPAC Scénario Descriptif V0 V1 V2 V3 V4 Type chauffage Type ECS 3 B2 B1 B4 B3 B2 B1 007B ECS solaire avec appoint elec (perméa 1,7) -62,2% -39,9% -36,4% -8,3% 19,3% GAZ ELEC 008B ECS solaire avec appoint gaz (perméa 1,7) -68,3% -61,3% -59,0% -40,8% -23,1% GAZ GAZ 007B PAC + ECS solaire avec appoint elec (perméa 1,7 ) -61,5% -38,6% -35,0% -6,2% 21,9% ELEC ELEC 008B PAC + ECS solaire avec appoint gaz (perméa 1,7 ) -69,8% -60,6% -58,3% -39,9% -21,8% ELEC GAZ 007B ECS solaire avec appoint elec (perméa 1,7 ) -59,4% -35,6% -31,8% -1,6% 27,9% GAZ ELEC Impact d HELIOPAC sur la cible V4 008B ECS solaire avec appoint gaz (perméa 1,7 ) -64,9% -57,1% -54,6% -34,5% -14,8% GAZ GAZ 007B ECS solaire avec appoint elec (perméa 1,7 ) -59,3% -35,2% -31,4% -1,1% 28,6% ELEC ELEC 008B ECS solaire avec appoint gaz (perméa 1,7 ) -65,1% -54,5% -51,8% -30,4% -9,6% ELEC GAZ Scénario Descriptif V0 V1 V2 V3 V4 Type chauffage Type ECS 007B ECS solaire avec appoint elec (perméa 1,7) -71,5% -54,4% -51,7% -30,4% -9,5% GAZ ELEC 007B PAC + ECS solaire avec appoint elec (perméa 1,7 ) -70,8% -53,1% -50,3% -28,3% -6,8% ELEC ELEC 007B ECS l i i t l ( é 1 7 ) 68 9% 50 2% 47 3% 24 0% 1 2% GAZ ELEC

26 RECHERCHE DE SOLUTIONS THERMIQUES OPTIMALES Impact du mode de chauffage (émetteur) sur les consommations. Approche de la problématique

27 Impact de la régulation par façades Impact de la régulation par façades (est /ouest) : Ecarts de besoins entre façades est et ouest : Niveau Logements centraux Logements d angle R % % R % % N

28 IMPACT DE LA REGULATION SUR LE LOGEMENT LE PLUS FROID Ecarts de besoins sur une même façade : Façade Niveau Ecart angle / central Est R % R % Ouest R % R % N

29 RECHERCHE DE SOLUTIONS THERMIQUES OPTIMALES IMPORTANCE DE LA REGULATION : OPTIMISER LES TEMPERATURES DE DEPART DES CHAUDIERES EQUIPER LES CHAMBRES ET STUDIOS DE REGULATION TERMINALE AMELIORER LA DISTRIBUTION HYDRAULIQUE ET L EQUILIBRAGE

30 RECHERCHE DE SOLUTIONS THERMIQUES OPTIMALES Annexe

31 Présentation des résultats Scénario Descriptif Ubat diff CEP etat Ubat/Ubat projet ini CEP Ref V0 V1 V2 V3 V4 V5 GEF V5 Conso V5 diff ini conso chauffage conso ECS conso auxiliaire eclairage elec auxiliaire Type total GEF ventilation Type ECS chauffage base: ITE R=6.25 m2 c/w + Isolation S-Sol BâtA R=3.15, sans remplacement fenêtre+ VMC hygro B 35/10 base: ITE R=6.25 m2 c/w + Isol S-Sol BâtA R=3.15, sans remplacement fenêtre+ VMC hygro B 35/10 + ITE toiture base: ITE R=6.25 m2 c/w + Isol S-Sol BâtA R=3.15, avec remplacement fenêtre+ VMC hygro B 35/10 + ITE toiture 003+remplacement chaudière 004+ Mise en place d'une régulation terminale certifiée (robinets thermostatiques) 005+VMC DF 005+ECS solaire elec 005+ECS solaire elec 005+ECS solaire Gaz 005+ECS solaire Gaz 005+ECS solaire Gaz base: ITE R=6.25 m2 c/w + Isolation S-Sol BâtA R=3.15, sans remplacement fenêtre+ VMC hygro B 35/10 base: ITE R=6.25 m2 c/w + Isol S-Sol BâtA R=3.15, sans remplacement fenêtre+ VMC hygro B 35/10 + ITE toiture V1 : ITE + Chaudière Gaz 001 ITE 20cm en façade R=6.25 0,906-38,2% 98,4 99,3-0,9% -15,3% -34,4% -5,4% 23,0% 105,4% 110,1% -47,46% 59,2 20,0 8,6 1,6 9, GAZ GAZ 002 Isolation toiture terrasse 15cm 0,835-43,0% 93,9 99,3-5,4% -19,1% -37,4% -9,7% 17,4% 94,6% 100,5% -49,87% 54,8 20,0 8,6 1,4 9, GAZ GAZ 003 Nouvelles menuiseries 003 = solution de base pour variante technique V2 0,692-52,8% 88,3 99,7-11,4% -24,0% -41,1% -15,1% 10,4% 83,8% 88,6% -52,86% 49,4 20,0 8,6 1,2 9, GAZ GAZ 004 remplacement chaudière condensation V3 0,692-52,8% 82,4 99,5-17,2% -29,0% -45,1% -20,8% 3,0% 62,2% 76,0% -56,01% 44,0 19,6 8,6 1,2 9, GAZ GAZ 005 radiateur avec régulation terminale certifié V4 0,692-52,8% 81,7 99,5-17,9% -29,6% -45,5% -21,4% 2,1% 62,2% 74,5% -56,38% 43,3 19,6 8,6 1,2 9, GAZ GAZ 006 Remplacement de la VMC Simple Flux Hygro B par une Ventilation double flux à 80% de récupération V5 0,692-52,8% 97,9 104,4-6,2% -15,7% -34,7% -5,9% 22,4% 83,8% 109,1% -47,73% 50,1 19,6 8,6 1,5 18, GAZ GAZ 007A ECS solaire avec appoint elec (perméa 1 vol/h) V6 0,692-52,8% 77,2 115,7-33,3% -33,5% -48,5% -25,8% -3,5% 18,9% 64,9% -58,78% 43,3 14,5 8,6 1,8 9, GAZ ELEC 007B ECS solaire avec appoint elec (perméa 1.7 vol/h) V7 0,692-52,8% 77,2 115,7-33,3% -33,5% -48,5% -25,8% -3,5% 18,9% 64,9% -58,78% 43,3 14,5 8,6 1,8 9, GAZ ELEC 008A ECS solaire avec appoint gaz (perméa 1 vol/h) V8 0,692-52,8% 72,1 100,2-28,0% -37,9% -51,9% -30,7% -9,9% 40,5% 54,0% -61,51% 43,3 9,4 8,6 1,8 9, GAZ GAZ 008B ECS solaire avec appoint gaz (perméa 1.7 vol/h) V9 0,692-52,8% 72,1 100,2-28,0% -37,9% -51,9% -30,7% -9,9% 40,5% 54,0% -61,51% 43,3 9,4 8,6 1,8 9, GAZ GAZ 008C ECS solaire avec appoint gaz (perméa 2.5 vol/h) V10 0,692-52,8% 72,2 100,2-27,9% -37,8% -51,9% -30,6% -9,7% 40,5% 54,2% -61,45% 43,4 9,4 8,6 1,8 9, GAZ GAZ 001 ITE 20cm en façade R=6.25 0,906-38,2% 98,4 99,3-0,9% -15,3% -34,4% -5,4% 23,0% 105,4% 110,1% -47,46% 59,2 20,0 8,6 1,6 9, GAZ GAZ 002 Isolation toiture terrasse 15cm 0,835-43,0% 93,9 99,3-5,4% -19,1% -37,4% -9,7% 17,4% 94,6% 100,5% -49,87% 54,8 20,0 8,6 1,4 9, GAZ GAZ base: ITE R=6.25 m2 c/w + Isol S-Sol BâtA R=3.15, avec remplacement fenêtre+ VMC hygro B 35/10 + ITE toiture 003 Nouvelles menuiseries 003 = solution de base pour variante technique V2 0,692-52,8% 88,3 99,7-11,4% -24,0% -41,1% -15,1% 10,4% 83,8% 88,6% -52,86% 49,4 20,0 8,6 1,2 9, GAZ GAZ 003+remplacement par PAC 004+ Mise en place d'une régulation terminale certifiée (robinets thermostatiques) 005+VMC DF 005+ECS solaire elec 005+ECS solaire elec 005+ECS solaire Gaz 005+ECS solaire Gaz V2 : ITE + PAC 004 remplacement chaudière existante par PAC avec ECS gaz 0,692-52,8% 74, ,9% -35,8% -50,3% -28,3% -6,8% -24,3% 59,3% -60,17% 35,6 19,5 8,6 1,8 9, ELEC GAZ 005 radiateur avec régulation terminale certifié 0,692-52,8% 66, ,3% -42,4% -55,4% -35,7% -16,4% -24,3% 42,9% -64,28% 27,1 19,5 8,6 2,7 9, ELEC GAZ 006 Remplacement de la VMC Simple Flux Hygro B par une Ventilation double flux à 80% de récupération 0,692-52,8% 67,5 96,9-30,3% -41,9% -55,0% -35,1% -15,6% -35,1% 44,2% -63,96% 18,1 19,5 8,6 3,1 18, ELEC GAZ 007A ECS solaire avec appoint elec (perméa 1 vol/h) 0,692-52,8% 61,9 114,4-45,9% -46,7% -58,7% -40,5% -22,6% -78,4% 32,2% -66,95% 27,1 14,5 8,6 2,7 9, ELEC ELEC 007B ECS solaire avec appoint elec (perméa 1.7 vol/h) 0,692-52,8% 61,9 114,4-45,9% -46,7% -58,7% -40,5% -22,6% -78,4% 32,2% -66,95% 27,1 14,5 8,6 2,7 9, ELEC ELEC 008A ECS solaire avec appoint gaz (perméa 1 vol/h) 0,692-52,8% 56,3 92,7-39,3% -51,5% -62,5% -45,9% -29,6% -56,8% 20,2% -69,94% 27,1 8,8 8,6 2,9 9, ELEC GAZ 008B ECS solaire avec appoint gaz (perméa 1.7 vol/h) 0,692-52,8% 56,3 92,7-39,3% -51,5% -62,5% -45,9% -29,6% -56,8% 20,2% -69,94% 27,1 8,8 8,6 2,9 9, ELEC GAZ 005+ECS solaire Gaz 008C ECS solaire avec appoint gaz (perméa 2.5 vol/h) 0,692-52,8% 56,5 92,7-39,1% -51,3% -62,3% -45,7% -29,4% -56,8% 20,7% -69,83% 27,3 8,8 8,6 2,9 9, ELEC GAZ