Matinée technique IFPEB - 28 novembre 2012 Mieux comprendre les notions de consommations CSTB-IFPEB
Mieux comprendre les notions de consommations Eléments de contexte : La Règlementation thermique 2012 Une nouvelle exigence de consommation maximale : 50kWhep/(m 2 SHON.an) en moyenne Consommation conventionnelle pouvant s écarter de la consommation effective La Garantie de Performance Energétique (sujet non traité ici) Le rapport C. Costa/M. Jouvent sur la Garantie de Performance Energétique (GPE) propose les nouvelles terminologies de GPEI et GRE. Cadre Juridique et technique en construction Des objectifs partagés par les acteurs de la construction : Mieux concevoir et réaliser, Mieux exploiter, Mieux communiquer 2 Intérêt à clarifier les notions de consommations conventionnelles, prévisionnelles et réelles
Mieux comprendre les notions de consommations LA CONSOMMATION REGLEMENTAIRE Les exigences globales RT2012 sur les consommations d énergie Une exigence de résultat sur la performance globale : Un maximum de 50 kwhep/(m²shon.an) pondéré par des coefficients de modulation dépendant pour les immeubles de bureau de la catégorie des locaux (C1 ou C2), de la localisation géographique, de l altitude et des émissions de gaz à effet de serre des énergies utilisées. Une exigence de moyens qui prévoit une obligation de mesure ou d estimation des consommations d énergie par usage. Concernant les immeubles de bureaux, la règlementation impose en particulier l équipement en systèmes permettant de mesurer ou de calculer la consommation d énergie pour le chauffage, le refroidissement, la production d eau chaude sanitaire, l éclairage, le réseau des prises de courant et pour les centrales de ventilation. 3
Mieux comprendre les notions de consommations La consommation calculée dans le cadre de la RT2012 est obtenue par un calcul selon la méthode Th-BCE 2012, méthode de Simulation Energétique dynamique (SED) au pas de temps horaire évalue une consommation conventionnelle sur les 5 postes règlementaires : chauffage, refroidissement, production d ECS, éclairage et auxiliaires. Elle n intègre donc pas les postes de consommation liés aux autres usages tels que la bureautique, les ascenseurs etc. est exprimée en énergie primaire, différente de l énergie finale «au compteur» facturée au consommateur, correspond à une consommation calculée dans des conditions climatiques, d occupation et d utilisation du bâtiment conventionnelles définies par la règlementation => La consommation calculée : a pour vocation d apprécier les performances énergétiques du bâtiment à climat et usage constants. Elle permet ainsi de comparer des bâtiments entre eux du point de vue de leur conception n a pas pour vocation à prédire finement les futures consommations d un bâtiment donné : du fait du périmètre des consommations, et des hypothèses conventionnelles de climat et d usage. 4
Mieux comprendre les notions de consommations LA CONSOMMATION PREVISIONNELLE Le calcul prévisionnel a pour objectif de prévoir au mieux les consommations effectives d un bâtiment donné afin d optimiser le projet à la fois d un point de vue technique et économique. Ce calcul ne relève d aucune règlementation, il n est donc pas obligatoire. La consommation prévisionnelle : est obtenue par un calcul sur la base d outils de SED dédiés (TRNSYS, VE, ENERGY+ ), Est évaluée dans des conditions au plus près du futur environnement climatique du bâtiment ainsi qu à son mode d occupation projeté. Par rapport à un calcul de consommation règlementaire, le calcul prévisionnel peut par exemple : - utiliser des données météo locales plus précises, - intégrer des scenarii d occupation (horaires d ouverture, périodes de fermeture, déplacement des collaborateurs, visiteurs etc.), la densité de postes de travail et les équipements de bureautique projetés etc., - intégrer l impact des futurs usagers (températures de consigne, etc.) - intégrer la prévision des consommations des postes «non règlementaires» dont la part relative est significative pour les immeubles de bureau basse consommation (et ont un impact sur les postes règlementaires). 5
Mieux comprendre les notions de consommations LA CONSOMMATION PREVISIONNELLE Les limites de la prévision sont liées principalement : aux modèles physiques embarqués dans l outil de simulation énergétique. Ces derniers offrent en effet par définition une représentation de la réalité toujours perfectible, à une connaissance imparfaite au stade de la conception de paramètres susceptibles de modifier de manière importante la consommation de bâtiments de dernière génération:. - caractéristiques des composants effectivement utilisés en phase de construction et à leur mise en œuvre, - usage du futur bâtiment (scenarii de présence et comportement des occupants) et de son mode de gestion (pilotage des installations techniques et maintenance), - méconnaissance au stade de la conception des équipements mobiliers. 6
Mieux comprendre les notions de consommations LA CONSOMMATION REELLE* Les causes de différence entre consommations prévisionnelles et réelles: Les conditions climatiques pendant la période d'observation sont bien évidemment différentes de celles utilisées pour les calculs, Les conditions d occupation. Même si elles sont bien anticipées en phase de conception, elles sont susceptibles d évoluer fortement durant la vie du bâtiment, Le comportement des occupants tels que par exemple l ouverture et la fermeture des fenêtres et des protections mobiles, les dérogations imprimées aux systèmes de contrôle mis en place, etc.. Les défauts de mise en œuvre ou des non-conformités des composants utilisés. Ce point peut faire l objet d investigations à la réception du bâtiment, c est le cas aujourd'hui par exemple pour l étanchéité à l air, La gestion des équipements peut différer de celle prévue, en particulier en relation avec des conditions d'occupation différentes. * Le terme de consommations «réelles» est ici utilisé pour désigner les consommations d énergie finale mesurées aux compteurs. Stricto sensu, il s agit donc d une consommation «réelle» associée à une précision de mesure. 7
Consommations d'énergie primaire (kwhep/m²/an) Mieux comprendre les notions de consommations ILLUSTRATIONS Immeuble de bureau récent Lyon 160 Bureautique - VDI 140 120 Chauffage Ecarts par postes (Mesurées - Prévues) Consommations prévisionnelles esurées nnelles Consommations mesurées Consommations prévisionnelles ~24% ~23,7% Postes RT Autres postes 100 80 60 40 Eclairage Parking Consommations mesurées Cuisine 0 100 200 300 400 500 600 700 20 Consommation en énergie primaire : kwhep/m²/an Ecart mesuré/prévu sur consommation totale EP ~23,7% 0-20 Refroidissement Ventilation Ascenseurs Divers 8 Somme des Ecarts mesuré/prévu par postes de consommation ~24,9%
Consommations d'énergie primaire (kwhep/m²/an) Mieux comprendre les notions de consommations ILLUSTRATIONS Immeuble de bureau récent Région Parisienne 100 Chauffage et Ecarts par postes (Mesurées - Prévues) 80 Consommations prévisionnelles Consommations mesurées rées Consommations mesurées 60 Bureautique elles Consommations prévisionnelles ~0.5% Postes RT Autres postes 40 20 Ventilation ECS 0 50 100 150 200 Consommation en énergie primaire : kwhep/m²/an 0 Eclairage Ascenseurs -20 Ecart mesuré/prévu sur ~0,5% consommation totale EP -40 Somme des Ecarts mesuré/prévu par postes de consommation ~47% 9
Entrée en service Proposition de cadre méthodologique OBJECTIF: - rapprocher les consommations calculées des consommations mesurées en exploitation METHODOLOGIE : - affiner la connaissance du fonctionnement du bâtiment lors des différentes phases en "rejouant" le calcul SED Livraison du bâtiment Conception Construction Exploitation Année 1 parfait achèvement Année 2 Calcul SED prévisionnel Calcul SED recalé exécution Calcul SED recalé exploitation 10
Proposition de cadre méthodologique Les paramètres explicatifs des consommations et leur possibilité de mesure : Environnement climatique Climat Environnement proche (masques, ) Conception Construction Reception Exploitation : Mise au point Exploitation caractéristiques des composants et leur mise en œuvre Conditions d'utilisation du bâtiment Comportement des occupants Gestion-régulation et maintenance du bâtiment Bâti Systèmes énergétiques immobiliers Scénari d occupation Usages des locaux (zoning) Equipements mobiliers Gestions manuelles bâti systèmes et équipements mobiliers Pilotage des équipements bâti et systèmes Caractérisation de la performance en phase exécution Vérification des reglages initiaux Non Mesurable Mesurable 11
Proposition de cadre méthodologique Sur le cycle de vie du bâtiment, l'outil SED est utilisé lors des différentes phases : Phase de conception - Identification des données d'entrées les plus impactantes qui seront "mesurées" en phases de construction (paramètres intrinsèques) et d'exploitation - Première prévision des consommations futures Phase de construction/réception - "mesure" à la réception des paramètres impactant définis en phase de conception et correction éventuelle - Re-calcul des consommations sur la base des éléments mesurés sur le bâtiment construit Phase d'exploitation - Mesure des données hors performances intrinsèques - Re-calcul des consommations sur la base des données mesurées en exploitation - Comparaison avec les consommations observées - Interprétation des résultats 12