LA RENOVATION A TRES BASSE CONSOMMATION D ENERGIE DES BATIMENTS EXISTANTS

LA RENOVATION A TRES BASSE CONSOMMATION D ENERGIE DES BATIMENTS EXISTANTS Institut Négawatt Olivier SIDLER - ()

INTRODUCTION : LES ENJEUX DE LA RENOVATION ENERGETIQUE

A LA FIN DE L ABONDANCE ENERGETIQUE

En 20, les réserves d énergie connues et supposées seront épuisées 4 500 4 000 3 500 3 000 2 500 Consommation mondiale d'énergie avec 2% de croissance par an Consommation cumulée depuis 2000 Réserves mondiales ultimes : 4000 Giga tonnes équivalent pétrole (tep) 2 000 1 500 1 000 Réserves prouvées : 860 Gtep 500 0 Consommation annuelle En 20, milliards de terriens consommeront comme un Américain de l an 2000 (8 tep / personne) mais la concentration atmosphérique en CO 2 aura dépassé 2000 p.p.m.v. Source : Jean-Marc Jancovici

Des réserves limitées, mais en plus une production qui va mécaniquement diminuer à cause précisément de cette limite C est le «pic de Hubbert»

Des réserves limitées, mais en plus une production qui va mécaniquement diminuer à cause précisément de cette limite Source : BP Statistical Review 2008

Des réserves limitées, mais en plus une production qui va mécaniquement diminuer à cause précisément de cette limite C est le «pic de Hubbert» L offre devient inférieure à la demande. et le marché s adapte : le prix augmente. «Nous avons, en 2009, atteint le pic de production en matière de pétrole. La production ne peut maintenant que décroître» François Fillon Premier Ministre Assemblée Nationale 05/04/2011 La hausse du prix de l énergie est donc inéluctable dans un avenir très proche. Probablement bien avant 2020.

B LES CONTRAINTES DU CHANGEMENT CLIMATIQUE

Source: GIEC 2001 Et dans 0 ans?

Quelques degrés en plus, c est un changement d ère climatique Il y a 20.000 ans, avec 5 C de moins qu aujourd hui : 1 - D immenses glaciers, épais de plusieurs km, recouvrent l Amérique et l Europe du nord. 2 - Le sol de la France est gelé en permanence, et inapte aux cultures 3 - On passe à pied sec de France en Angleterre : la mer est plus basse de 120 mètres! Depuis le dernier maximum glaciaire, Il y a 20.000 ans, la moyenne planétaire n a augmenté «que» de 5 C, mais notre planète a considérablement changé

Les conditions de l équilibre en CO2 de la planète Absorption annuelle : 3 milliards de tonnes de Carbone CO 2 Océan Pour une population de 6 milliards d individus, le rejet annuel ne peut dépasser 0,5 t. de Carbone/pers/an soit 1,8 t. de CO 2 /pers/an. Olivier Sidler

Les conditions de l équilibre en CO2 de la planète En France, nos émissions sont d environ 2,4 tonnes de carbone/hab/an. Il faut donc diviser par plus de quatre nos émissions de carbone. C est le facteur 4. Mais en 2050 on sera milliards et non 6, le rejet annuel ne peut dépasser 0,3 t. de Carbone/pers/an : c est facteur.7. Olivier Sidler

Les conditions de l équilibre en CO2 de la planète Le rapport HANSEN James Hansen dirige le Goddart Institute de la NASA. C est un des meilleurs climatologues du monde. Il vient de publier un rapport indiquant que la concentration de CO 2 sur Terre, pour contenir le climat, n est malheureusement pas de 540 ppm, ni de 450 ppm, mais de 350 ppm. Or cette concentration est aujourd hui de 385 ppm. Il va donc falloir revenir en arrière Alors, ni facteur 4, ni facteur 7 en 2050, mais peut-être facteur 7 tout de suite Personne ne sait plus vraiment Olivier Sidler

Non seulement l effort à accomplir est hors normes, Mais encore faudra-t-il aller très vite, car l océan risque de changer de comportement si la température augmente de 2 C sur Terre : on pourrait alors assister à un «emballement» du climat. Selon R. PACHAURI, président du GIEC (Prix Nobel 2007), on ne dispose en réalité que jusqu en 2015 pour inverser la courbe de concentration des gaz à effet de serre.. Après, on ne contrôlera plus le climat IL FAUT DONC EN PLUS ALLER TRES VITE!

Or les décideurs du monde entier n ont pas encore perçu le message. Pourtant : «Imaginez un avion dont la probabilité d arriver à destination est t de %. Monteriez vous à bord? Évidemment non! Or tout se passe comme si les gouvernements s interrogeaient encore sur la possibilité d embarquer dans cet avion promis à la catastrophe» - S.Rahmstorf GIEC 2009 «Les dernières observations confirment que le pire des scénarios du GIEC est en train de se réaliser. Les émissions ont continué d augmenter fortement et le système climatique évolue d ores et déjà en dehors des variations naturelles à l intérieur desquelles nos sociétés se sont construites» - Comité scientifique du GIEC à la conférence de Copenhague -12 Mars 2009 Et enfin, Nicholas Stern : «Le coût de l inaction sera supérieur à ce que j avais prévu en 2006» - Copenhague -12 Mars 2009

C QUELLES CONTRAINTES POUR LA RENOVATION THERMIQUE?

Les objectifs nécessaires pour diviser par 4 les consommations d énergie dans les bâtiments 1 Chauffage et eau chaude sanitaire (énergie primaire en kwh/m².an) Secteurs Usages Bâtiments anciens avant 1975 Bâtiments neufs Ensemble Valeurs cibles Résidentiel Chauffage 328 90 à 0 2 50 ECS 36 40 37,5 Tertiaire Chauffage 209 155 196 50 ECS 19 40 29 7.5 2 Electricité à usages spécifiques Résidentiel : 00 kwh/an/pers. Cible : 250 kwh/an/pers. Tertiaire : très variable d un secteur à l autre Cible : -130 kwh/an/m² Les usages les plus consommateurs sont toujours : l éclairage, la bureautique (les PC), les auxiliaires de génie climatique et. Les appareils qui fonctionnent alors qu ils pourraient être arrêtés!

et pour diviser par 7 les consommations d énergie dans les bâtiments 1 Chauffage et eau chaude sanitaire (énergie primaire en kwh/m².an) Secteurs Usages Bâtiments anciens avant 1975 Bâtiments neufs Ensemble Facteur 7 Valeurs cibles Résidentiel Chauffage 328 90 à 0 2 30 ECS 36 40 37,5 5 Tertiaire Chauffage 209 155 196 30 ECS 19 40 29 4 2 Electricité à usages spécifiques Résidentiel : 00 kwh/an/pers. Cible : 150 kwh/an/pers. Tertiaire : très variable d un secteur à l autre Cible : -80 kwh/an/m²

France : le grand changement?... Septembre/Octobre 2007 : GRENELLE de L ENVIRONNEMENT : LA BOMBE! En 2020 le parc de bâtiments dans son ensemble devra consommer 38 % de moins qu aujourd hui. CELA IMPLIQUE QUE L ON RENOVE PENDANT DIX ANS 1.000.000 d EQUIVALENTS LOGEMENTS/AN (D AVANT 1975) EN RAMENANT LEUR CONSOMMATION DE CHAUFFAGE A 50 kwh/m²/an. Est-ce techniquement faisable? Olivier Sidler

Les opérations expérimentales en cours en Allemagne Dès 2000 : lancement d un programme de rénovation de 300.000 logements, - économie moyenne d énergie : 335 kwh/m²/an - réduction des émissions de CO 2 de 2 millions de tonnes/an - création de 200.000 emplois. Entre 2003-2005 : Programme «Niedrigenergiehaus im Bestand» - 36 bâtiments représentant 50.000 m² rénovés. Objectif < 60 kwh/m²/an, - Résultat (en énergie primaire) : - 75 % des bâtiments consomment < 40 kwh/m²/an - 14 % consomment entre 40 et 50 kwh/m²/an - 11 % consomment entre 50 et 60 kwh/m²/an En 2005 : démarrage d un nouveau programme de 1 bâtiments.

En Autriche, on rénove à facteur L opération a finalement atteint 15 kwh/m²/an

Rénovation des bâtiments anciens (<1975) Le cas des logements Principe 1 : Conserver le caractère architectural des centres villes c est isoler par l intérieur obligatoirement (bien que ce soit très mauvais pour la thermique ). Pour cela, il faut pouvoir travailler dans des logements vides, donc en vente. Conclusion 1 : Pour rénover millions de logements en ans, il faut en rénover 1.000.000/an. Comme il se vend 470.000 logements anciens d avant 1975/an, il faut obligatoirement rénover tous les logements de ce type mis en vente, et il faudra en plus trouver moyen d en rénover presque autant en site occupé. A charge de qui? De l acheteur.

règlementation Nbre de logements (millions) incitation Vitesse en 2009 (PTZ) 2008 2020

Rénovation des bâtiments anciens (<1975) Le cas des logements Principe 2 : atteindre 50 kwh/m²/an va demander des efforts. Spontanément, personne ne s imposera cette cible. Pourtant, faire moins bien c est détruire définitivement le gisement potentiel d économie, car il ne sera pas rentable ultérieurement de faire une seconde fois les travaux, et on n aura jamais un réservoir de main d œuvre suffisant en France pour intervenir 2 fois. Conclusion 2 : il faut rendre obligatoire le niveau d isolation à atteindre. Conclusion générale : c est par une réglementation et non par des incitations qu on atteindra les objectifs assignés en 2020.

Vaut-il mieux démolir ou bien réhabiliter? Approche par le contenu énergétique Contenu énergétique et consommation annuelle Rappel : 1 - le contenu énergétique, ou énergie grise, est l énergie nécessaire à la fabrication, la mise en œuvre puis l élimination d un matériau, 2 - lorsqu un bâtiment consomme entre 30 et 50 kwh/m²/an, l énergie grise peut représenter 25 à 50 ans de la consommation de chauffage,

Immeuble de bureaux à énergie positive : le chauffage ne représente plus rien Estimations prévisionnelles DESCARTES+ (Répartition des consommations en énergie primaire. Consommation totale tous usages : 34,1 kwh el /m²/an (électricité) Attention, ici électricité=énergie primaire Bureautique 42,5% Divers 9,9% Chauffage 6,3% Climatisation 4,9% Auxiliaires chauffage et ventilation 17,8% Bureautique+éclairage+ auxiliaires = 79% Eclairage 18,6% Ecole Nationale des Ponts et Chaussées : Bâtiment Descartes + Architecte : Thierry Roche

Immeuble de bureaux à énergie positive : l énergie grise écrase tout! Total : 1735 kwh ep /m²shab, soit 51 années de consommation tous usages Réseaux chauffage, VMC, électricité, etc Répartition de l'énergie grise initiale par poste ENPC - Bâtiment DESCARTES+ 24% Photopiles 19% 01 - Structure 02 - Isolation thermique 03 - Etanchéité 11% 04 - Menuiseries 6% 1% 11% 28% 05 - Finition 06 - Systèmes et réseaux 07 - Equipements divers dont bois : 2,2 % et béton armé : 97,8 % Ecole Nationale des Ponts et Chaussées : Bâtiment Descartes + Architecte : Thierry Roche

Vaut-il mieux démolir ou bien réhabiliter? Approche par le contenu énergétique Contenu énergétique et consommation annuelle Rappel : 1 - le contenu énergétique, ou énergie grise, est l énergie nécessaire à la fabrication, la mise en œuvre puis l élimination d un matériau, 2 - lorsqu un bâtiment consomme entre 30 et 50 kwh/m²/an, l énergie grise peut représenter 25 à 50 ans de la consommation de chauffage, Alors? Faut-il construire des bâtiments neufs gourmands en énergie grise, ou bien réhabiliter? Pour passer le cap de l inversion de la croissance de la concentration des gaz à effet de serre d ici 7 ans, la réponse paraît sans ambiguïté : il faut réhabiliter!

D CARACTERISTIQUES DU PARC A RENOVER

Rénovation des logements anciens Part des bâtiments anciens Structure du parc ancien (avant 1975) par typologie Immeubles de plus de 9 logements 27.5% Maison individuelle 52.9% Immeubles de 2 à 9 logements 19.6%

Rénovation des logements anciens Structure de la consommation de chauffage par type Immeubles de plus de 9 logements 19.5% (150 kwhep/m²/an) Maisons individuelles 64.2% (250 kwhep/m²/an) Immeubles de 2 à 9 logements 16.3% (180 kwhep/m²/an) 80.5% de la consommation de chauffage des bâtiments d avant 1975 se trouvent dans les bâtiments de moins de logements

Première conclusion importante : La rénovation énergétique des logements va essentiellement concerner les artisans et les très petites entreprises

Rénovation des logements anciens Analyse du marché de l occasion Il se vend 770 000 logements/an dont environ 70 000 résidences secondaires Il y a donc 700 000 résidences principales d occasion vendues chaque année Un tiers a été construit après 1975 Il se vend donc en France chaque année 470 000 logements d avant 1975

Rénovation dans le tertiaire Part du parc ancien (avant 1975) par type d usage Tertiaire : part du parc ancien chauffé par type d'usage 160 140 <=1975 >1975 (84%) 147 Millions de m² 120 0 80 60 40 (72%) 20 (28%) 16 0 6 Transport Source : étude SES-Enerdata (74%) 71 (26%) Café - Hotel Restaurant 25 28 (16%) (62%) 97 (38%) 59 Commerces Bureaux Administration (38%) 15 (62%) 25 Sports Loisirs Culture (71%) 113 (29%) 46 Enseignement Recherche (84%) 74 (16%) 14 Santé Action sociale

CHAPITRE 1 QUELLES DISPOSITIONS TECHNIQUES FAUT-IL METTRE EN ŒUVRE?

1.1 RESIDENTIEL EXPLORATION PAR SIMULATION DYNAMIQUE

Etude de faisabilité technique de la rénovation énergétique des logements anciens Objectif : consommation de chauffage (et de rien d autre!) inférieure à 50 kwh ep /m² SHAB.an

Méthodologie utilisée Simulation dynamique avec TRNSYS Validation de l outil TRNSYS et des paramètres par comparaison avec un bâtiment instrumenté pendant un an, Choix d un échantillon «représentatif» du parc existant, limité à un pavillon 19ème siècle, un bâtiment collectif début XXème, et un bâtiment «béton» des années 70. Simulations en conditions variées, Etude des combinaisons de solutions et de leur coût, Validation du confort d été.

La procédure de simulation et de traitement des données 1 Simuler d abord l état initial point zéro : consommation du bâtiment avant travaux. 2 Simuler les bâtiments en conditions exploratoires très variées, sans chercher à savoir si on sait faire ou pas. 3 Simulation dans les trois principales zones climatiques Au total, 4400 simulations d une année au pas de temps de l heure ont été effectuées. 4 Calcul, pour chaque configuration technique, de la valeur moyenne nationale obtenue par pondération du nombre de logements de chaque type dans chaque zone climatique.

Hypothèses de simulation Les parois opaques 1 Les parois opaques : les murs Les solutions d isolation par l intérieur et par l extérieur ont été étudiées, en tenant compte de l incidence sur les ponts thermiques Résistance additionnelle (m². C/W) Epaisseur approximative avec un isolant moyen (cm) 2,5 4,5 15-18 6,0 20 7,5 30

Hypothèses de simulation Les parois opaques 1 Les parois opaques : les planchers bas Isolation en sous face du plancher du RdC Résistance additionnelle (m². C/W) Epaisseur approximative avec un isolant moyen (cm) 2,5 4,5 15-18 6,5 25

Hypothèses de simulation Les parois opaques 1 Les parois opaques : les toitures Isolation sur plancher ou en rampant des combles, ou en toiture terrasse Résistance additionnelle (m². C/W) Epaisseur en cm avec isolant λ=0,04 W/m. C Epaisseur en cm avec isolant λ=0,024 W/m. C 7,5 30 18,0 40 24

Hypothèses de simulation Les parois vitrées 2 Les vitrages - Les menuiseries d origine sont toujours remplacées - Les ouvertures ne sont pas modifiées Type de menuiserie Type de vitrage U W [W/m².K] U g [W/m².K] Facteur solaire [%] Bois Bois Double peu émissif avec argon Triple peu émissif avec argon 1,70 1, 58 à 62 1, 0,70 34 à 63 (AGC) Bois/liège Triple peu émissif avec krypton 0,65 0,50 34 à 63 (AGC)

Hypothèses de simulation Le renouvellement d air 3 La ventilation 1 - L étanchéité à l air de l enveloppe doit être soignée. Elle est à l origine d énormes économies d énergie : - Niveau 1 : n 50 = 3 vol/h (soit I 4 = 0,8 m 3 /h/m² en maison individuelle ou 1,5 m 3 /h/m² en collectif. - Niveau 2 : n 50 = 1 vol/h (soit I 4 = 0,25 m 3 /h/m² en maison individuelle ou 0,5 m 3 /h/m² en collectif. 2 La ventilation est toujours mécanique : - soit simple flux autoréglable avec un débit constant de 0,54 vol/h - soit hygroréglable avec un débit nominal de 0,3 vol/h. - soit double flux avec récupération de chaleur (efficacité de 70%) au débit constant de 0,54 vol/h.

Caractéristiques techniques des solutions en rénovation Les systèmes de chauffage en rénovation Energie bois : chaudière à haut rendement et faibles émissions de particules. Energie Gaz ou fioul : chaudière collective à condensation, régulation terminale par vanne à moteur électrothermique. A faibles émissions de particules Energie électrique : Pompe à chaleur (sur l air extrait, sur nappe, sur sol, etc.) avec COE annuel >3. Régulation pièce par pièce (sans résistance électrique), ou éventuellement avec une régulation monozone. Dans le cas d une PAC s/air extrait, le récupérateur de la ventilation double peut être supprimé.

Présentation des résultats

Logements : besoins de chauffage pondérés en fonction du nombre de logements/zone climatique Consommation moyenne du parc français de logements Isolation intérieure Infiltrations : n 50 = 3vol/h Besoins de chauffage (kwh/m2.an) 80 70 60 50 40 30 20 Simple Hygro Double Limite des 35 kwh/m2.an La cible des besoins est de 35 kwh/m² car le rendement global est supposé égal à 70% Ventilation : Simple flux 0.54 vol/h Hygroréglable 0.3 vol/h Double flux 0.54 vol/h Efficacité 0.7 0 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.56.54.56.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.56.54.56.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.56.54.56.5 2.5 4.5 6 7.5 2.5 4.5 6 7.5 2.5 4.5 6 7.5 R toiture R plancher bas R murs 1.7 1.1 0.8 Uw

Logements : besoins de chauffage pondérés en fonction du nombre de logements/zone climatique Consommation moyenne du parc français de logements Isolation intérieure Infiltrations : n 50 = 1vol/h Besoins de chauffage (kwh/m2.an) 70 60 50 40 30 20 Simple Hygro Double Limite des 35 kwh/m2.an La cible des besoins est de 35 kwh/m² car le rendement global est supposé égal à 70% Ventilation : Simple flux 0.54 vol/h Hygroréglable 0.3 vol/h Double flux 0.54 vol/h Efficacité 0.7 0 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.56.54.56.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.56.54.56.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.56.54.56.5 2.5 4.5 6 7.5 2.5 4.5 6 7.5 2.5 4.5 6 7.5 R toiture R plancher bas R murs 1.7 1.1 0.8 Uw

Logements : besoins de chauffage pondérés en fonction du nombre de logements/zone climatique Besoins de chauffage (kwh/m2.an) Consommation moyenne du parc français de logements 70 60 50 40 30 20 Simple Hygro Double Limite des 35 kwh/m2.an Isolation extérieure Infiltrations : n 50 = 3vol/h La cible des besoins est de 35 kwh/m² car le rendement global est supposé égal à 70% Ventilation : Simple flux 0.54 vol/h Hygroréglable 0.3 vol/h Double flux 0.54 vol/h Efficacité 0.7 0 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.5 6.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.5 6.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.5 6.5 2.5 4.5 6 2.5 4.5 6 2.5 4.5 6 1.7 1.1 0.8 R toiture R plancher bas R murs Uw

Logements : besoins de chauffage pondérés en fonction du nombre de logements/zone climatique Besoins de chauffage (kwh/m2.an) Consommation moyenne du parc français de logements 70 60 50 40 30 20 Simple Hygro Double Limite des 35 kwh/m2.an Isolation extérieure Infiltrations : n 50 = 1 vol/h La cible des besoins est de 35 kwh/m² car le rendement global est supposé égal à 70% Ventilation : Simple flux 0.54 vol/h Hygroréglable 0.3 vol/h Double flux 0.54 vol/h Efficacité 0.7 0 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.5 6.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.5 6.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.5 6.5 2.5 4.5 6 2.5 4.5 6 2.5 4.5 6 1.7 1.1 0.8 R toiture R plancher bas R murs Uw

Etude des solutions en rénovation 1 La nature du mur d origine n a AUCUNE influence sur le résultat final. DONC il est inutile de faire des diagnostics de performance! D où un gain de temps et d argent. Les conclusions

Influence de la nature du mur d origine Il n est plus besoin de faire de diagnostic thermique!!! Besoins de chauffage d'un bâtiment en fonction de la nature du mur nu d'origine 60 La nature du mur d origine n a aucun impact sur la performance finale Besoins de chauffage (kwh/m2.an) 50 40 30 20 Béton Brique Parpaing Pierre 0 Isolation intérieure (50kWh) Isolation intérieure (30kWh) Isolation extérieure (50kWh) Isolation extérieure (30kWh) Epaisseur de béton, brique, parpaing : 20 cm - Epaisseur de pierre : 50 cm

Etude des solutions en rénovation 1 La nature du mur d origine n a AUCUNE influence sur le résultat final. DONC il est inutile de faire des diagnostics de performance! D où un gain de temps et d argent. 3 La récupération de chaleur sur l air extrait est absolument indispensable. Elle permet un gain de plus de 20 kwh/m²/an sur les besoins. Sans elle, rien n est possible. Même la ventilation hygro n améliore que de 11 ou 12 kwh/m²/an le niveau de besoins. 5 Atteindre le «facteur 4» (35 kwh/m²/an de besoins) est aisé. Mais atteindre le «facteur 7» (21 kwh/m²/an de besoins) est beaucoup plus exigeant. Les conclusions 2 La qualité de l enveloppe à la perméabilité à l air est un élément ESSENTIEL de la réussite. Une bonne isolation sans une bonne perméabilité conduit à une performance médiocre. La qualité de la perméabilité a autant d impact que celle de l isolation. Gain de 3,5 kwh/m²/an/(vol/h de n 50 ). 4 A partir de ce type de graphique de synthèse, on peut facilement faire apparaître les solutions qui, appliquées à l ensemble du parc sans distinction, permettraient d atteindre le résultat recherché à l échelle nationale.

1.2 TERTIAIRE EXPLORATION PAR SIMULATION DYNAMIQUE

Méthodologie utilisée La méthodologie est exactement la même que pour l étude des logements : Simulation dynamique avec TRNSYS Choix d un échantillon «représentatif» du parc existant, limité à un bâtiment début XXème, et un bâtiment «béton» des années 70. Simulations en conditions variées, Etc. Même procédure de simulation et de traitement des données que pour les logements.

Hypothèses de simulation Les différences entre logements et bureaux Il n y a aucune différence sur les parois opaques et vitrées, ni sur la perméabilité de l enveloppe Les seules modifications concernent la ventilation : La ventilation est toujours mécanique : - soit simple flux autoréglable avec un débit d air neuf de 1,0 vol/h - soit double flux avec récupération de chaleur (efficacité de 70%) avec un débit d air neuf de 1,0 vol/h. - la ventilation ne fonctionne que du lundi au vendredi, et de 7h à 19h.

Bureaux : besoins de chauffage pondérés en fonction de la surface de bureaux/zone climatique Consommation moyenne du parc français de bureaux Isolation intérieure Infiltrations : n 50 = 3 vol/h 60 Simple Double Limite des 35 kwh/m2.an Besoins de chauffage (kwh/m2.an) 50 40 30 20 Ventilation : Simple flux 1 vol/h Double flux 1 vol/h Efficacité 0.7 0 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.56.54.56.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.56.54.56.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.56.54.56.5 2.5 4.5 6 7.5 2.5 4.5 6 7.5 2.5 4.5 6 7.5 1.7 1.1 0.8 R toiture R plancher bas R murs Uw

Bureaux : besoins de chauffage pondérés en fonction de la surface de bureaux/zone climatique Consommation moyenne du parc français de bureaux Isolation intérieure Infiltrations : n 50 = 1 vol/h 60 Simple Double Limite des 35 kwh/m2.an Besoins de chauffage (kwh/m2.an) 50 40 30 20 Ventilation : Simple flux 0.54 1 vol/h vol/h Double flux 1 vol/h Efficacité 0.7 0 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.56.54.56.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.56.54.56.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.56.54.56.5 2.5 4.5 6 7.5 2.5 4.5 6 7.5 2.5 4.5 6 7.5 1.7 1.1 0.8 R toiture R plancher bas R murs Uw

Bureaux : besoins de chauffage pondérés en fonction de la surface de bureaux/zone climatique Consommation moyenne du parc français de bureaux Isolation extérieure Infiltrations : n 50 = 3 vol/h Besoins de chauffage (kwh/m2.an) 50 45 40 35 30 25 20 15 5 0 7.5 Simple Double Limite des 35 kwh/m2.an 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.56.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.56.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.56.5 2.5 4.5 6 2.5 4.5 6 2.5 4.5 6 1.7 1.1 0.8 Ventilation : Simple flux 1 vol/h Double flux 1 vol/h Efficacité 0.7 R toiture R plancher bas R murs Uw

Bureaux : besoins de chauffage pondérés en fonction de la surface de bureaux/zone climatique Consommation moyenne du parc français de bureaux Isolation extérieure Infiltrations : n 50 = 1 vol/h Besoins de chauffage (kwh/m2.an) 45 40 35 30 25 20 15 5 Simple Double Limite des 35 kwh/m2.an Ventilation : Simple flux 1 vol/h Double flux 1 vol/h Efficacité 0.7 0 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.56.54.56.5 2.5 4.5 2.5 4.5 4.56.54.56.5 2.5 4.5 2.5 2.5 4.5 6 7.5 2.5 4.5 6 7.5 2.5 4.5 1.7 1.1 0.8 R toiture R plancher bas R murs Uw

Etude des solutions en rénovation Les conclusions pour les bureaux Les conclusions tirées de l analyse des logements s appliquent pour les bureaux : 1 la nature des parois d origine n a aucun impact sur le résultat final, 2 La qualité de la perméabilité à l air de l enveloppe est essentielle pour atteindre les performances recherchées, 3 A cause de l intermittence, la récupération de chaleur sur l air extrait est un peu moins importante que dans les logements malgré des débits d air neuf plus élevés, simple, 4 Les solutions de synthèse apparaissent sur les graphiques de manière très 5 - Atteindre le «facteur 4» (35 kwh/m²/an de besoins) est facile. Mais atteindre le «facteur 7» (21 kwh/m²/an de besoins) est également très aisé à cause du caractère intermittent de la ventilation et des apports internes relativement élevés, bien que la modélisation ait utilisé des matériels très performants limitant ces apports internes.

1.3 LES SOLUTIONS TECHNIQUES DE REFERENCE

Quelques réflexions d un vieux professionnel qui n a rien à vendre 1 Dans le bâtiment, seules les choses simples sont réalisables et fonctionnent, 2 Le marché de la rénovation thermique des logements est un marché à 72 % pour les artisans. Il faut donc formuler des demandes et utiliser des outils adaptés, 3 Qui sait calculer la consommation d un bâtiment ayant 35 kwh/m²/an de besoins de chauffage autrement qu avec les DJU et la méthode RT (très fausses)? 4 Pour qu un parc de bâtiments consomme en moyenne 50 kwh/m²/an de chauffage, il n est pas nécessaire que chaque bâtiment consomme 50 kwh/m²/an! 5 Les mesures de rénovation proposées doivent pouvoir être acceptées par tout le monde : dans les régions froides, comme sur «la Côte». Renvoyer chacun à une performance dépendant du climat risque de conduire à des situations de refus. 6 Et si pour une fois en France on se simplifiait la vie sans produire la n ième usine à gaz ministérielle inapplicable? Pour devenir enfin pragmatique et efficace, en prise avec les réalités du terrain!

D où l idée des Solutions Techniques de Référence 1 Tout le monde met en œuvre sensiblement la même chose. Certains logements consommeront 80 kwh/m²/an dans l Est et d autres 20 dans le Sud. La moyenne sera bien autour de 50. 2 On peut offrir quelques variantes qui seront fonctions : - du type d isolation : intérieure ou extérieure - de la qualité de l étanchéité à l air de l enveloppe, - éventuellement du type de vitrage et de menuiserie. 3 On dispose alors d un meccano simplissime, que tout acteur du bâtiment peut appréhender et mettre en œuvre sans faire d erreur.

Les solutions Techniques de Référence (STR) Cas des logements N Isolation Etanchéité air Résist. additionnelles [W/m².K] U [m².k/w] Ventilation Solution Int / Ext n 50 (vol/h) Murs Plancher bas Toiture Vitrages 1 Int 3,0 6,0 4,5 1,1 Double Flux 2 Int 3,0 4,5 4,5 0,8 Double Flux 3 Int 1,0 4,5 4,5 1,7 Double Flux 4 Int 1,0 4,5 2,5 7,5 1,1 Double Flux 5 Ext 3,0 4,5 4,5 7,5 1,7 Double Flux 6 Ext 3,0 4,5 2,5 7,5 1,1 Double Flux 7 Ext 3,0 6,0 4,5 0,8 Hygro 8 Ext 1,0 4,5 2,5 7,5 1,7 Double Flux 9 Ext 1,0 2,5 2,5 7,5 1,1 Double Flux Ext 1,0 4,5 2,5 7,5 0,8 Hygro N importe laquelle de ces dix combinaisons permet, appliquée à l échelle du pays, d atteindre une consommation de 50 kwh/m².an sur le parc de logements d avant 1975

Les Solutions Techniques de Référence n imposent aucune technique constructive! Elles se bornent à fixer les valeurs de la résistance thermique additionnelle à prévoir par chacun afin d éviter des calculs complexes. Cela permet d être certain des résultats obtenus. Chacun mettra ensuite en œuvre la technique qui convient le mieux, bâtiment par bâtiment : au moyen de l isolant et de l habillage (avec ou sans bardage, etc.) de son choix, etc.

Scénario dit des «Solutions Techniques de Référence» C est un scénario simple car : Pourquoi ce scénario? Car il est simple - il évite tous les calculs et simplifie la vie de l artisan, - deux ou trois produits par type de paroi, donc pas cher, - une identification aisée chez les marchands de matériaux, - une obligation de moyens et non plus de résultats (pas de calcul, donc pas besoin de bet thermique), - une formation simple des professionnels (artisans), - un contrôle très facile des chantiers, - des montages financiers types, compréhensibles par les banquiers, - une continuité technique lors des rénovations intermédiaires.

1.4 LES REGLEMENTATIONS THERMIQUES EN VIGUEUR DANS LA RENOVATION

Comparaison des réglementations sur la rénovation et des exigences Facteur 4 Les exigences réglementaires en France 8 Solution technique de référence RT dite par éléments Bâtiments construit après 1948 et de SHON>00m² 7 6 5 4 3 2 1 0 Façades et pignons Murs locaux non chauffés Toitures terrasses Plancher bas sur l'extérieur Plancher bas sur vide sanitaire Fenêtres Unité : m².k/w Unité : W/m².K

1.5 LA QUESTION DU RENOUVELLEMENT D AIR

Ventilation naturelle, hygroréglable ou double flux avec récupération de chaleur? Ou encore? Ce qu il faut assurer à tout prix : - un renouvellement d air continu (COV, formaldéhyde, etc.) - récupérer la chaleur de l air extrait La ventilation naturelle ne permet rien de tout cela : 1 - elle ne permettra jamais d avoir le bon débit : soit il y a un anticyclone, et le débit est nul, soit il y a de la tempête, et le débit est 20 fois celui dont on a besoin. Dans aucun cas on dispose du débit adapté, 2 elle ne permet pas la récupération de chaleur sur l air extrait, et on perd ainsi plus de 20 kwh/m²/an. Malgré son côté séduisant, la ventilation naturelle n est donc pas du tout adaptée à la rénovation très basse consommation.

VENTILATION Les solutions économes en énergie la ventilation hygroréglable : - on économise l énergie en réduisant le débit d air. Est-ce si judicieux que cela d un point de vue sanitaire?

Schéma de principe de la ventilation hygroréglable Rejet d air Caisson d extraction Entrée d air Séjour Chambres Cuisine Sdb / WC Entrée d air Séjour Chambres Cuisine Sdb / WC

Le cas de la ventilation hygroréglable Dans les logements, la ventilation hygroréglable, en réduisant trop les débits, pose un problème sanitaire important : 1 - pour respecter une concentration inférieure à 00 ppm de CO 2, il faut sensiblement 0,5 vol/h pendant la présence des personnes en journée, 2 - pour respecter une concentration maximale de 50 µg/m 3 de formaldéhyde (valeur supérieure tolérée aujourd hui), il faut un débit permanent de 0,6 vol/h (source : Université de Berkeley). Mais dans moins de dix ans, la concentration admissible sera ramenée à µg/m 3 ce qui imposerait 3,0 vol/h. C est impossible : il faudra donc forcément qu à un débit de ventilation d au moins 0,6 vol/h on associe, et vite, des matériaux SANS COV. CONCLUSION : la ventilation hygroréglable ne permettra jamais de fournir 0,6 vol/h. Or le formaldéhyde est cancérogène CERTAIN. Il faut donc abandonner la ventilation hygroréglable. Et vite

VENTILATION Les solutions économes en énergie la ventilation hygroréglable : - on économise l énergie en réduisant le débit d air. Est-ce si judicieux que cela d un point de vue sanitaire? la ventilation double flux : - on économise l énergie sans réduire le débit, mais en récupérant la chaleur de l air extrait.

Schéma de principe de la ventilation double flux Entrée d air Rejet d air Échangeur De chaleur Gaine d insufflation Séjour Chambres Séjour Chambres Cuisine Sdb / WC Cuisine Sdb / WC Gaine d extraction

Échangeur double flux individuel

1 - Réduire les besoins 1.2 - Les pertes par renouvellement d air B - Comment réduire la consommation de la ventilation? 4 - Les solutions économes en énergie la ventilation hygroréglable : - on économise l énergie en réduisant le débit d air. Est-ce si judicieux que cela d un point de vue sanitaire? la ventilation double flux : - on économise l énergie sans réduire le débit, mais en récupérant la chaleur de l air extrait. La pompe à chaleur sur l air extrait pour produire de l eau chaude sanitaire, ou même chauffer le bâtiment (mais avec quelques problèmes de régulation pas encore bien réglés).

Ventilation double flux décentralisée avec Pompe récupération à chaleur sur de air chaleur extrait pour production ECS Produits: -Natheo de NATHER Avantages: -Styleboiler (COP= 4,2 pour Tair=19 C et Teau=55 C) Avantages Principe de et fonctionnement inconvénients Pas de réseau de ventilation (adapté pour la rénovation) Efficacité de récupération de chaleur: 45 à 95% -Vitocal 160-A de VIESSMAN Multiples intégrations (en saillie, en menuiserie, intégré dans le mur, ) Ventilation pièce par pièce Inconvénients: Intégration discrète en façade (intérieur et extérieur) Maintenance (filtres, condensats )

1.6 LA PERMEABILITE A L AIR DES FACADES

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 1 - Leurs inconvénients une source d inconfort inacceptable dans des bâtiments devenus par ailleurs très confortables, traces de salissures (zone froide = condensation = adhérence poussières),

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 1 - Leurs inconvénients. défaut de conservation du bâti (condensation = moisissures), Passage de l air exfiltré Destruction par condensations dues aux infiltrations/exfiltrations d air des soubassements d une maison à ossature bois

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 1 - Leurs inconvénients risque d inconfort acoustique (façade fragilisée), qualité de l air affectée (orifices de perméabilité non nettoyables) génèrent des surconsommations de chauffage de 5 à % en moyenne dans les bâtiments ordinaires, mais jusqu à 50 % ou plus dans des bâtiments très isolés. Mais ATTENTION : - dans un logement étanche à l air, les «feux ouverts» et les chaudières sont en «concurrence» avec l extraction de la VMC, - il se peut que les feux ouverts «manquent d air», d où un risque de combustion incomplète et une production gravissime et immédiate de CO (gaz mortel). Des accidents ont déjà eu lieu. Conclusion : seuls les foyers étanches («à ventouse») sont compatibles avec les bâtiments étanches à l air. Gare aux accidents mortels!

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 2 - Où sont les infiltrations d air d un bâtiment ordinaire et comment les supprimer? 2% 7% Fuites récurentes 12% 38% Source : CETE Sud Ouest 41% Structure Tuyauteries Trappes Menuiseries Passage des équipements électriques

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 2 - Où sont les infiltrations d air et comment les supprimer? Les solutions passent en général par l utilisation des films d étanchéité et des bandes adhésives permettant la continuité de l étanchéité. Mais elles ne substituent pas à une bonne conception, à un «bon dessin» architectural. En rénovation, les moyens d agir à la source sont plus réduits.

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 2 - Où sont les infiltrations d air et comment les supprimer? 1 L étanchéité de la jonction menuiserie/mur Bande d étanchéité Bande d étanchéité Pose avec isolation thermique extérieure Ossature bois

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 2 - Où sont les infiltrations d air et comment les supprimer? 1 et de la jonction menuiserie/sol Solution : seuil avec joint d étanchéité Espace libre de 2 cm

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 2 - Où sont les infiltrations d air et comment les supprimer? 1 et encore des parecloses Solution : mettre une bande d étanchéité à la jonction du vitrage et de la menuiserie avant de mettre les parecloses

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 2 - Où sont les infiltrations d air et comment les supprimer? 2 - Jonction toiture/murs Solution : film d étanchéité et bande adhésive spécifique

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 2 - Où sont les infiltrations d air et comment les supprimer? 3 Joints de dilatation Solution : bande de calfeutrement périphérique, ou bande adhésive souple Joint de dilatation Exemple : membrane EPDM Globalis

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 2 - Où sont les infiltrations d air et comment les supprimer? 4 Doublage intérieur Plot de colle Mur extérieur Fenêtre Isolant Prise électrique

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 2 - Où sont les infiltrations d air et comment les supprimer? 5 L étanchéité aux parois des pénétrations de fourreaux et d évacuation (EU, EV) Solution Solution Solution

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. L amélioration de la perméabilité à l air passe donc par : 6 L étanchéité des gaines et passages électriques Défaut : trou au passage d une gaine électrique

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 2 - Où sont les infiltrations d air et comment les supprimer? 7 L étanchéité des trappes Solution : joint d étanchéité périphérique

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 2 - Où sont les infiltrations d air et comment les supprimer? 8 L étanchéité des coffres de volets roulants Infiltrations latérales Infiltration par rotule Solution : réfléchir à une alternative aux volets roulants!

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 2 - Où sont les infiltrations d air et comment les supprimer? 9 Les gaines d ascenseur Constat : prennent l air au rez-de-chaussée face à l entrée, et le redistribuent à tous les étages. Le pire ennemi de l étanchéité à l air Solutions : - très difficiles en rénovation, - sas à chaque étage pour accéder aux portes d ascenseurs,

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 3 - Comment qualifier l étanchéité à l air d un bâtiment? Test de la porte soufflante

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 3 - Comment qualifier l étanchéité à l air d un bâtiment? 5 n 50 (Vol/h) 4 Abaques : n 50 en fonction de I 4 pour n = 2/3 Compacité : 1.4 m, médiane des maisons individuelles Compacité : 2.3 m, médiane des "autres usages" 3 Compacité : 2.5 m, médiane des bâtiments collectifs 2 Compacité : 2.7 m, médiane des appartements 1 0 Source : CETE Lyon 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 I 4 (m 3 /h/m 2 ) 3,0 Correspondance entre I4 (effectué sous 4 Pa) et n50 (sous 50 Pa)

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 4 - Impact énergétique des défauts d étanchéité à l air S e n s ib ilité d e s b e s o in s d e c h a u ffa g e à la p e rm é a b ilité d e l'e n ve lo p p e Augmentation des besoins de chauffage (kwh/m 2 ) 4 0 3 5 3 0 2 5 2 0 1 5 1 0 5 0-5 -1 0 Environ 3,5 kwh/m 2 par unité de n 50 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 1 0.0 P e rm é a b ilité (V o l/h à 5 0 P a ) Fichier p ro jet : B B _m o d if_ prj.th c V ersio n T H C : 2.1.1 D L L C O M - 24 /0 3/20 0 4

La perméabilité à l air Cas des bâtiments performants Impact de la perméabilité à l'air sur les besoins de chauffage pour des bâtiments performants 40 Besoins de chauffage [kwh/m²/an] 35 30 25 20 15 5 35,4 32,9 30,4 16,5 13,5 11,2 0 Valeur par défaut RT2005 Réf. RT2005 Perméabilité conforme au label PassivHauss Valeur par défaut RT2005 Réf. RT2005 Perméabilité conforme au label PassivHauss Bâtiment à 50 kwh/m²/an Maison passive

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 4 - Impact énergétique des défauts d étanchéité à l air In filtra tio n s e t b e s o in s d e c h a u ffa g e 4 0 3 5 Influence du débit d infiltration d air sur les besoins de chauffage d un bâtiment à faible consommation 3 8.8 besoins de chauffage (kwh/m².an) 3 0 2 5 2 0 1 5 1 3.9 1 4.8 1 5.7 1 8.0 2 5.1 1 0 0.2 0.6 1 2 5 1 0 re n o u v e lle m e n t d 'a ir a u te s t à la p o rte s o u ffla n te s o u s 5 0 P a (v o l/h ) Débit n 50 d infiltration d air (vol/h)

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 5 - Quels objectifs se fixer? 1 Est-ce que tous les systèmes de ventilation ont les mêmes exigences sur l étanchéité de l enveloppe?

Impact de la perméabilité sur la VMC simple flux Rejet d air Caisson d extraction Entrée d air Infiltration Séjour Chambres Cuisine Sdb / WC Entrée d air Infiltration Séjour Chambres Cuisine Sdb / WC En VMC simple flux une partie de l air infiltré ressort sur la façade opposée

Impact de la perméabilité sur la VMC double flux Entrée d air Rejet d air Échangeur De chaleur Gaine d insufflation Infiltration Infiltration Séjour Chambres Séjour Chambres Cuisine Sdb / WC Cuisine Sdb / WC Gaine d extraction En VMC double flux, la totalité de l air infiltré ressort sur la façade opposée

Double flux et perméabilité à l air des enveloppes Cas de logements collectifs à BRON (69) -Surconsommation = 7 à kwh/m²/an 2500 CTA Evolution mensuelle des débits de soufflage et d'extraction moyens journalier au cours de l'année de suivi Débit moyen journalier (m3/h) 2000 1500 00 500 Chute de débit due à l encrassement du filtre air neuf Infiltrations 0 Juin Juillet Septembre Octobre Novembre Janvier Mars Avril Extraction Soufflage ADEME L encrassement rapide du filtre sur l air neuf provoque une mise en dépression du bâtiment et une augmentation énorme des infiltrations

Double flux et perméabilité à l air des enveloppes Cas de logements collectifs à BRON (69) -Surconsommation = 7 à kwh/m²/an 2500 CTA Evolution journalière des débits de soufflage et d'extraction au cours de l'année de suivi 2000 1500 00 500 Chute de débit due à l encrassement du filtre air neuf Infiltrations 0 L encrassement rapide du filtre sur l air neuf provoque une mise en dépression du bâtiment et une augmentation énorme des infiltrations Débit moyen journalier (m3/h) 23/06/2009 07/07/2009 21/07/2009 04/08/2009 18/08/2009 01/09/2009 15/09/2009 29/09/2009 13//2009 27//2009 /11/2009 24/11/2009 08/12/2009 22/12/2009 05/01/20 19/01/20 02/02/20 16/02/20 02/03/20 16/03/20 30/03/20 13/04/20 Extraction Soufflage

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 5 - Quels objectifs se fixer? 1 Est-ce que tous les systèmes de ventilation ont les mêmes exigences sur l étanchéité de l enveloppe? Réponse : dans un bâtiment très performant, quelle que soit la nature du système de ventilation, il faut une excellente étanchéité à l air de l enveloppe. Mais lorsque la VMC est double flux, c est un impératif absolu. 2 Le niveau recherché en rénovation sera toujours moins ambitieux qu en construction neuve. Mais il n est pas très difficile de se fixer une valeur de 1,0 vol/h sous 50 Pa. C est peu cher, et les économies d énergie sont importantes.

Contrôler parfaitement les infiltrations dont le poids peut devenir exorbitant. 6 - Comment traiter les infiltrations d air dans un projet? L étanchéité à l air : d abord un problème de maître d œuvre. 1 - d abord un «bon dessin» : il faut une continuité totale de l étanchéité. En rénovation, on est moins libre, mais on doit soigner les détails 2 - la fin du joint au pistolet (Walter Unterrainer) 3 faire des carnets de détails 4 décrire les opérations d étanchéité dans les CCTP et affecter à chaque lot ses limites de responsabilité, 5 faire figurer un poste étanchéité dans les DPGF 6 faire de la pédagogie en début de chantier. L étanchéité à l air : pourquoi, comment? Faire un test à la porte soufflante en cours de chantier, dès réalisation du clos et couvert : on peut encore corriger les défauts.

Mais d abord quelques questions fréquentes Q1 : avec une telle étanchéité à l air, on va s asphyxier dans ces bâtiments! R : non, on contrôle les flux d air : pas d infiltration en cas de vent, on insuffle un débit mécaniquement, là où on en a besoin, quand on en a besoin On dispose donc toujours du débit hygiénique nécessaire, sans perturbations extérieures. Q2 : Il paraît que dans ce type de bâtiment on ne peut plus ouvrir les fenêtres. R : Bien sûr que si! Mais seulement un quart d heure par jour, ce qui fait un renouvellement d air complet. Au-delà, on refroidit le bâtiment sans rien gagner sur le plan de la qualité de l air. Et on peut bêtement doubler sa consommation de chauffage.

1.7 CONTRÔLE DES PHENOMENES DE CONDENSATION DANS LES PAROIS

Pourquoi s intéresser aux phénomènes de condensation dans les parois? 1 Parce qu en rénovation, ce qui «marchait» bien avant ne marchera pas forcément bien après les travaux de rénovation 2 parce qu il y a un risque énorme à rénover des millions de logements si l on n a pas très bien compris comment fonctionnait la migration de vapeur dans les parois 3 parce que la migration de vapeur dans les parois est un sujet très peu étudié et très mal compris par la plupart des professionnels, d où d innombrables pathologies 4 parce qu il existe aujourd hui de nouveaux outils de simulation dynamique permettant d étudier de façon précise les phénomènes mis en jeu. Notamment grâce à WUFI (Frauhofer Institut).

Les trois modes de diffusion de vapeur dans les parois 1- par gradient de pression 2 - par diffusion de surface 3 - par capillarité Augmentation de l humidité Extérieur Eau Extérieur Vapeur Extérieur Vapeur Humidité relative Intérieur Intérieur Intérieur 1 - Diffusion de vapeur par différence de pression partielle de vapeur d eau 2 - Par diffusion de vapeur et transport d eau adsorbée 3 - Par capillarité La vapeur migre de trois façons dans les canaux constitués par les interstices entre les grains de matière

Phénomène n 2 : Diffusion de surface Formation d eau par adsorption dans la zone froide d hygrométrie maximum EXTERIEUR Diffusion superficielle d équilibrage Diffusion de surface dans les canaux de la matière Équilibre atteint :Arrêt de la diffusion INTERIEUR

L exploration par simulation de la migration de vapeur permet de mieux comprendre les phénomènes : 1 le béton est un pare vapeur très efficace

Le béton est un pare vapeur efficace Le béton agit comme un pare vapeur très efficace 0 cm 20 cm 30 cm Zone d étude EXT Béton Isolant INT µ=200 µ=1,5 µ : coefficient de résistance à la diffusion de vapeur

Le béton est un pare vapeur efficace Le béton agit comme un pare vapeur très efficace Profil de la teneur en eau dans la laine minérale en hiver dans un mur en béton avec et sans freine vapeur 45 40 35 Sans freine-vapeur Avec freine-vapeur Intello Teneur en eau (%M) 30 25 20 15 5 0 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Position dans l'isolant (cm)

L exploration par simulation de la migration de vapeur permet de mieux comprendre les phénomènes : 1 Le béton est un pare vapeur très efficace 2 Hormis dans les murs en béton, la vapeur doit pouvoir circuler

Cas d un mur avec pare vapeur extérieur Sens de la migration de vapeur Composition de paroi d étude (à ossature bois) Laine minérale cm Laine minérale 5cm Extérieur Intérieur Surface d étude Pare-vapeur (s d =1500m) Enduit plastique, etc. Panneau OSB 1cm

Cas d un mur avec pare vapeur extérieur Humidité relative à l interface parevapeur/isolant 0 Humidité relative (%) 90 80 70 60 CONDENSATION 50 40 Le pare vapeur mal placé interdit l évacuation de la vapeur d eau, et provoque la condensation Octobre Octobre Octobre Octobre Temps (h)

L exploration par simulation de la migration de vapeur permet de mieux comprendre les phénomènes : 1 Le béton est un pare vapeur très efficace 2 Hormis dans les murs en béton, la vapeur doit pouvoir circuler 3 Il n y a pas de différences très significatives entre les différents isolants thermiques pour la gestion de la diffusion de vapeur

Comportement de différents types d isolant Composition de la paroi d étude associée à un isolant hygroscopique Surface d étude Pierre 40cm Ouate de cellulose 12cm Enduit chaux 1cm Freine-vapeur «Intello» Isolant étudié 5cm Plâtre 1cm N.B. : le freine vapeur «Intello» est un freine vapeur dont la perméabilité est fonction de l hygrométrie

Comportement de différents types d isolant Comparaison de l'humidité relative à l'interface isolant/freine-vapeur pour différents isolants 80 75 Il n y a pas de différence de comportement importante d un isolant à l autre. Les matériaux à fibres végétales stockent un peu l eau 70 Humidité relative (%) 65 60 55 50 45 40 35 30 Laine minérale Cellulose Fibre de bois Octobre Octobre Octobre Octobre Temps (h)

L exploration par simulation de la migration de vapeur permet de mieux comprendre les phénomènes : 1 Le béton est un pare vapeur très efficace 2 Hormis dans les murs en béton, la vapeur doit pouvoir circuler 3 Il n y a pas de différences très significatives entre les différents isolants thermiques pour la gestion de la diffusion de vapeur 4 Il faut abandonner définitivement les pare vapeur au profit des freine vapeur

Différence entre freine et pare vapeur Composition de la paroi d étude Béton 20cm Isolant cm BA13 Extérieur Intérieur Freine-vapeur type Intello de Proclima Zone d étude

Différence entre freine et pare vapeur En ETE la vapeur migre vers l intérieur Influence de la nature de la barrière de vapeur 23 21 En été, le freine vapeur laisse mieux passer la vapeur que le pare vapeur 19 Teneur en eau (%M) 17 15 13 11 9 Pare-vapeur Freine-vapeur 7 5 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 EXT <-- --> INT Position dans l'épaisseur du mur (cm)

L exploration par simulation de la migration de vapeur permet de mieux comprendre les phénomènes : 1 Le béton est un pare vapeur très efficace 2 Hormis dans les murs en béton, la vapeur doit pouvoir circuler 3 Il n y a pas de différences très significatives entre les différents isolants thermiques pour la gestion de la diffusion de vapeur 4 Il faut abandonner définitivement les pare vapeur au profit des freine vapeur CONCLUSION générale : il faut limiter les flux de vapeur dans les parois (par ventilation des locaux et utilisation de freine vapeur) mais il ne faut surtout pas empêcher la vapeur de migrer à l intérieur des parois existantes

1.8 EVOLUTION DE L INSTALLATION DE CHAUFFAGE

Une fois l enveloppe rénovée, il ne faudrait surtout pas considérer que «la partie est gagnée». Les déceptions peuvent arriver vite si - on oublie d améliorer aussi la performance de la production de chaleur, par exemple en gardant la veille chaudière devenue surpuissante, - on oublie de modifier la loi de température des réseaux, - on oublie de doter l installation de systèmes régulants performants, Mais si on va au bout de son projet on dispose de moyens démultiplicateurs de la performance de l enveloppe

Ce qu il faut faire - Il faut chercher des productions de chaleur à très haut rendement, comme les chaudières à condensation, mais dans ce cas, veiller à ce que les retours de chauffage soient à suffisamment basse température. 112 1 8 Profiter du phénomène de condensation 6 Rendement (%) 4 2 0 98 96 Chaudière à haut rendement Chaudière à condensation 94 92 90 20 30 40 50 60 70 80 Température [ C]

Ce qu il faut faire et ne pas faire - Il faut chercher des productions de chaleur à très haut rendement, comme les chaudières à condensation, mais dans ce cas, veiller à ce que les retours de chauffage soient à suffisamment basse température. - ne jamais surdimensionner les installations, car leur rendement d exploitation s écroule, même avec les meilleures chaudières

Rendement d une chaudière en fonction de sa charge η ch Rendement Taux de charge annuel 0% Rendement d exploitation annuel

Rendement sur P.C.I. (en %) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 99 98 97 96 95 94 Une révolution : la chaudière Varino de Guillot Rendement sur P.C.I. en fonction du taux de charge Avec ce type de chaudière, le rendement augmente quand la charge baisse! Température retour installation : 30 C Température retour installation : 50 C Température retour installation : 70 C 0% % 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 0% Taux de charge doc. Guillot

Rendement mesuré autour d une chaudière Varino Cas de l INEED.et pourtant le rendement global de génération mesuré baisse (boucle primaire incluse)! Courbe de fréquences cumulées du rendement de génération journalier ADEME 0% 95% Rendement de génération 90% 85% 80% 75% 70% 65% 60% Conclusion : attention, le rendement de génération est très affecté par les pertes fixes de la boucle primaire : celle-ci doit donc être réduite le plus possible 55% 50% 0% % 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 0% Occurence Occurrences

Rénovation à très basse consommation à Mulhouse On observe que plus la charge annuelle baisse, plus le rendement se dégrade ADEME CONSOM M ATIONS SPECIFIQUES ENERGIES UTILE ET PRIM AIRE (gaz) pour chauffage 140 120 η = 96% Consommation (kwh/an/m²) 0 80 60 40 η = 90% η = 79% η = 54% M oyenne énergie prim aire : 84 kw h/an/m ² M oyenne énergie utile : 71,5 kw h/an/m ² Objectif : 50 kw h/an/m ² 20 0 53 Runtz 31 Vosges 33 Maçons 13 Vosges Energie prim aire Energ ie U tile R éhabilitation Franklin

Ce qu il faut faire et ne pas faire - Il faut chercher des productions de chaleur à très haut rendement, comme les chaudières à condensation, mais dans ce cas, veiller à ce que les retours de chauffage soient à suffisamment basse température. - ne jamais surdimensionner les installations, car leur rendement d exploitation s écroule, même avec les meilleures chaudières - favoriser les solutions mettant en œuvre des énergies renouvelables comme le bois, à condition d avoir peu de particules dans les rejets. - si les conditions s y prêtent, penser à mettre en œuvre une pompe à chaleur, en réfléchissant bien aux conditions optimum de son fonctionnement

Principes de la pompe à chaleur : 1 La nature contient une formidable quantité d énergie dans notre environnement proche (eau, air, sol). Mais cette énergie n est pas à une température suffisamment élevée pour pouvoir nous chauffer. 2 Il faut donc relever le niveau température de cette énergie. Pour cela on se souviendra que le niveau zéro de l énergie est à 273 C. Donc faire passer l énergie de 283 K (soit C) à 308 K (soit 35 C) ne représente pas un effort important. Pourtant cela rend possible l usage de l énergie qui est en abondance dans la nature.

Principes de la pompe à chaleur : 3 La pompe à chaleur permet, grâce à un cycle thermodynamique astucieux, ce relèvement de la température d une énergie. Mais pour en tirer le meilleur parti il faut respecter certaines règles de conception.

Principe de la PAC Évaporateur Condenseur COP T f [ K] théorique (T c et T f en K) = T c T c T L écart de température entre sources chaude et froide doit être minimum f COP 8 1,5 PAC Sol/Plancher chauffant T c [ K] PAC Air/Eau (T c -T f )

En conclusion : 1 Une pompe à chaleur doit avoir un COP moyen annuel > 3 pour présenter un intérêt énergétique. 2 Pour cela il faut choisir la température de la source froide (la nature) la plus élevée possible, et la température de la source chaude (l émission de chaleur) la plus basse possible, ce qui devient de plus en plus aisé au fur et à mesure que les bâtiments ont peu de besoins.

En conclusion : 3 La solution qui est la plus intéressante : puiser la chaleur dans le sol (T = 12 C) et utiliser un plancher chauffant à très basse température (25 C). Le COP vaut alors 7 ou 8. Donc pour fournir 8 kwh de chaleur, on en prend 7 dans la nature (renouvelable) et on utilise 1 kwh d électricité.

Ce qu il faut faire et ne pas faire - Il faut chercher des productions de chaleur à très haut rendement, comme les chaudières à condensation, mais dans ce cas, veiller à ce que les retours de chauffage soient à suffisamment basse température. - ne jamais surdimensionner les installations, car leur rendement d exploitation s écroule, même avec les meilleures chaudières - favoriser les solutions mettant en œuvre des énergies renouvelables comme le bois, à condition d avoir peu de particules dans les rejets. - si les conditions s y prêtent, penser à mettre en œuvre une pompe à chaleur, en réfléchissant bien aux conditions optimum de son fonctionnement - repenser les réseaux de distribution

Rendement de distribution Réduire la longueur des réseaux Chambre Chambre Circulations Il n y a plus de parois froides depuis longtemps. Il n est donc plus nécessaire de placer les émetteurs sous les fenêtres > Grosse économie de tube.

Ce qu il faut faire et ne pas faire - chercher des productions de chaleur à très haut rendement, comme les chaudières à condensation, mais dans ce cas, veiller à ce que les retours de chauffage soient à suffisamment basse température. - ne jamais surdimensionner les installations, car leur rendement d exploitation s écroule, même avec les meilleures chaudières - favoriser les solutions mettant en œuvre des énergies renouvelables comme le bois, à condition d avoir peu de particules dans les rejets. - si les conditions s y prêtent, penser à mettre en œuvre une pompe à chaleur, en réfléchissant bien aux conditions optimum de son fonctionnement - repenser les réseaux de distribution - ne pas négliger ni massacrer la régulation terminale

T C Rendement de régulation Pertes Consigne de jour Apports gratuits (soleil, occupation ) Consigne de nuit Heure de ralenti Le rendement de régulation traduit la capacité d un système à respecter les températures de consignes imposées. Tout dépassement de ces consignes se traduit par une augmentation des pertes, donc par une dégradation du rendement de régulation. Un bon rendement de régulation est obtenu par des systèmes de régulation capables de réagir localement, rapidement et avec précision. Lorsque les apports gratuits sont très importants par rapport aux besoins, on ne peut éviter les échauffements et le rendement de régulation se détériore inexorablement. L un des facteurs important pour bien gérer ces apports est évidemment l inertie du bâtiment. t

APPORTS RECUPERABLES/APPORTS RECUPERES Définition : Un apport de chaleur est récupérable s il se trouve à l intérieur du volume chauffé (en saison de chauffage). Règle : Un apport de chaleur récupérable est récupéré si l installation de chauffage a été informée de la présence de cet apport dans le local et qu elle a réduit ou arrêté la fourniture de chaleur. La consommation de chauffage est ainsi diminuée de la partie récupérée de l apport. Conditions à mettre en œuvre pour récupérer les apports 1 - Présence d un organe de réglage (thermostat d ambiance, sond ambiance, etc.) dans tous les locaux susceptibles de bénéficier d un apport de chaleur gratuit (présence, éclairage, équipements, soleil...) 2 - Position de l organe de réglage dans la pièce à bonne hauteur et en dehors d influences extérieures, 3 - Utilisation de régulateurs à faible différentiel (< 0,5 C) ayant une grande sensibilité au moindre apport de chaleur. A défaut de ce qui précède, ce qui est souvent le cas, les apports gratuits ne sont pas récupérés : ils conduisent seulement à des surchauffes.

Fonctionnement du robinet thermostatique Ouverture du robinet Puissance à ouverture partielle Puissance à ouverture totale 0% 0% 70% 25% 0% 0% 19 20,5 21 bande de réglage Température intérieure [ C] 0% 25% Ouverture de la vanne

Parmi les solutions simples il y a le moteur électrothermique : Une petite résistance d environ 1,5 W, commandée par le thermostat d ambiance, dilate la cire ou le gaz de la tête anciennement thermostatique : en 6 minutes la vanne se ferme. On a transformé en vanne tout ou rien un robinet qui ne se fermait que difficilement Les précautions à prendre : - bien repérer thermostat et moteur, - contrôler le bon fonctionnement - brider électroniquement les thermostats d ambiance à 20 C maxi

50 45 Evolution de la température dans les salles de classe T départ chauffage 40 35 T retour chauffage Température ( C) 30 25 20 15 19 C T de la salle de classe 5 T extérieure 0 00:00 02:00 04:00 06:00 08:00 :00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 Heure Exemple d une absence régulation : il fait 27 C et le chauffage continue à fonctionner

1.9 QUELLES AMELIORATIONS SUR L EAU CHAUDE SANITAIRE?

L eau chaude sanitaire On observe une inflation des besoins dans les logements. Mais pour faire quoi? Aujourd hui l augmentation des volumes d eau chaude soutirés correspond à une augmentation... des gaspillages. Stratégie pour réduire les consommations d énergie : 1 - D abord réduire les besoins : l eau chaude sanitaire c est de l eau + de l énergie. Réduire la consommation d énergie associée à l eau chaude sanitaire c est donc d abord réduire les consommations d eau chaude.

Réduire la consommation du poste de production d eau chaude Utiliser : un réducteur de pression à l entrée du logement si la pression est supérieure à 3 bars. des limiteurs de débit auto-régulés sur chaque robinet (débit préconisé : 4 l/min) de lavabo/évier. des douchettes à turbulence sur les baignoires. des dispositifs de détection de proximité. Pour télécharger le Guide indispensable du CREAQ : Aller sur le site d Enertech (www.enertech.fr), puis boîte à outils Comprendre et concevoir la Basse Consommation Les installations thermiques

L eau chaude sanitaire On observe une inflation des besoins dans les logements. Mais pour faire quoi? Aujourd hui l augmentation des volumes d eau chaude soutirés correspond à une augmentation... des gaspillages. Stratégie pour réduire les consommations d énergie : 1 - D abord réduire les besoins : l eau chaude sanitaire c est de l eau + de l énergie. Réduire la consommation d énergie associée à l eau chaude sanitaire c est donc d abord réduire les consommations d eau chaude. 2 Recourir au chauffe-eau solaire : il permet facilement 50 % de couverture des besoins. En collectif, compter 1,5 m²/logt et 75 l/logt de stockage.

L eau chaude sanitaire Intérêt du chauffe-eau solaire Exemple de la rénovation de Mulhouse La consommation d énergie d appoint est inférieure à 20 kwh/m²/an, alors que la moyenne nationale est de 38!! ADEME ENERGIE UTILE - ECS Consommation annuelle spécifique (aux compteurs de chaleur) 25 Bâtiments ayant fait l'objet d'un suivi Consommation (kwh/an/m²) 20 15 5 Moyenne : 15,4 kwh/an/m² 0 53 Runtz 33 maçons 13 Vosges 31 Vosges 37 Runtz Réhabilitation Franklin

L eau chaude sanitaire On observe une inflation des besoins dans les logements. Mais pour faire quoi? Aujourd hui l augmentation des volumes d eau chaude soutirés correspond à une augmentation... des gaspillages. Stratégie pour réduire les consommations d énergie : 1 - D abord réduire les besoins : l eau chaude sanitaire c est de l eau + de l énergie. Réduire la consommation d énergie associée à l eau chaude sanitaire c est donc d abord réduire les consommations d eau chaude. 2 Recourir au chauffe-eau solaire : il permet facilement 50 % de couverture des besoins. En collectif, compter 1,5 m²/logt et 75 l/logt de stockage. 3 Améliorer le rendement de la production, du stockage et de la distribution d eau chaude

Ce qu on peut faire en rénovation Disposition Rénovation - Réduire les consommations d eau au puisage par l utilisation de dispositifs adaptés (réducteurs de pression, X de débit, douchettes à turbulence, etc.) - Placer le ballon dans le volume chauffé et à proximité X immédiate des puisages (< 2 m) ( si possible) - Hyperisolation du ballon - C < 0,15 Wh/l. C.jour X - Calorifuger la distribution (minimum 20 mm avec X λ < 0,040 W/m C) - Calorifuger les pattes de support X - Réduire la température de stockage à 60 C X

Réduire la consommation du poste de production d eau chaude : cas du neuf Limiter la température de stockage à 60 C. Avantages : 80 C Réduit les pertes d entretien. Réduit les risques d entartrage. 60 C Consommation d entretien : -35% Réduit les risques de brûlures.

Ce qu on peut faire en rénovation Disposition Rénovation - Réduire les consommations d eau au puisage par l utilisation de dispositifs adaptés (réducteurs de pression, X de débit, douchettes à turbulence, etc) - Placer le ballon dans le volume chauffé et à proximité X immédiate des puisages (< 2 m) ( si possible) - Hyperisolation du ballon - C < 0,15 Wh/l. C.jour X - Calorifuger la distribution (minimum 20 mm avec X λ < 0,040 W/m C) - Calorifuger les pattes de support X - Réduire la température de stockage à 60 C X Et changer de comportements : - privilégier les douches aux bains, - ne jamais laisser l eau chaude couler en continu (rinçage de la vaisselle), - utiliser un lave vaisselle plutôt que faire la vaisselle à la main. Economie d eau mesurée : 15,5 m 3 /an (donc 13 m 3 d eau chaude).

1. AMELIORER AUSSI LES USAGES ELECTRIQUES

POURQUOI REDUIRE LES CONSOMMATIONS D ELECTRICITE? 1 - Produire plus d électricité, ce serait produire plus d effet de serre et/ou de déchets nucléaires. Produire de l électricité est malheusement presque toujours une activité «sale».

POURQUOI REDUIRE LES CONSOMMATIONS D ELECTRICITE? 2 - Envisager l avenir sous l angle de l efficacité énergétique concerne toutes les énergies sans exception. Les consommations d électricité doivent aussi être divisées par 4. Dans les bâtiments à très basse consommation, les usages spécifiques de l électricité représentent plus de 90 % de la consommation tous usages confondus 2% 4% 5% 7% 3% 0% Bilan énergétique global annuel Répartition des consommations d'électricité Chauffage Climatisation 19% ECS Eclairage Auxiliaires 40% Bureautique Courants faibles 20% Ascenseurs Equipements & usages divers Ecole des Ponts et Chaussées Bâtiment «Descartes +» (bâtiment à énergie positive)

POURQUOI REDUIRE LES CONSOMMATIONS D ELECTRICITE? 3 - L électroménager coûte trois fois plus cher et consomme cinq fois plus que le chauffage dans les logements à très faible consommation Structure de la consommation des usages dans un bâtiment passif 140 Consommation énergétique [kwh-ep/m²] 120 0 80 60 40 20 0 Cuisson et électricité spécifique Consommations en ECS Consommations en chauffage

POURQUOI REDUIRE LES CONSOMMATIONS D ELECTRICITE? 4 - Dans les bâtiments très isolés, la consommation d électricité en été est la principale responsable des surchauffes. RESTART Confort d'été Evaluation des apports internes en juin Cas de l immeuble «Damidot» à Villeurbanne (69) Apports récupérables Apports humains 18.6% Electricité spécifique dans les logements 49.5% Eau chaude sanitaire 6.6% Distribution ECS dans le logement 5.0% Total : 150,9 kwh/jour soit +4,3 C par rapport à l'extérieur Cuisson 12.6% Electricité spécifique dans les services généraux 7.7%

Le confort d été Impact des apports gratuits sur le confort d été 1 kwh 1 kwh Maison non isolée Maison hyper isolée Plus un bâtiment est isolé, plus sa température est sensible aux apports gratuits

Le confort d été Élévation de température pour un apport donné en fonction du niveau d isolation Élévation de température Déperditions

Dispositions constructives en rénovation pour réduire les consommations d électricité

A - Réduire les consommations électrodomestiques A - AMENAGEMENTS GENERAUX - pas de juxtaposition four/froid en cuisine - favoriser le séchage naturel du linge : hors du logement obligatoirement Consommation d un sèche linge : 500 kwh el /an soit 1500 kwh ep /an! B - PLOMBERIE - raccordement EF/EC des lave-vaisselle. Economie d électricité : 40 % soit 0 kwh el /an, soit 300 kwh ep /an. Attention : ceci n est pas une économie d énergie mais une substitution d énergie. Cela conduit à une économie d électricité remplacée par une autre consommation d énergie soit renouvelable, soit moins chère, soit plus propre. C - ELECTRICITE - PC avec inter sur alimentation audiovisuel Enjeux : jusqu à 650 kwh/an - 75 Euros/an.

A - Réduire les consommations électrodomestiques D - CHAUFFAGE VMC Chauffage à eau et ventilation : - asservir la pompe chaudière au thermostat d ambiance (indiv.) Enjeux : 230 à 350 kwh/an - soit 25 à 35 Euros/an. Cette opération peut se faire dans le cadre de la visite annuelle d entretien, et gratuitement (cela prend entre 2 et 3 minutes par chaudière) - sélectionner d abord la vitesse mini des pompes et ventilateurs. Enjeux : division par 2 ou 3 des consommations. Rappel : un sur-débit n apporte pratiquement pas de surpuissance de chauffage. Donc il faut le bannir car il conduit en revanche à des surconsommations d électricité. - ne pas surdimensionner pompes et ventilateurs

B - Réduire les consommations électriques des Services Généraux 1 - Eclairage : Economie : jusqu à 90 % 2 - Ascenseurs : Economie : jusqu à 70 à 80 % 3 Serveurs et téléphonie (tertiaire) : un gros problème 4 - Pompes et ventilateurs : vitesse variable (et donc débit variable) peuvent amener 50 % d économie selon les cas

CHAPITRE 2 LES NOUVELLES TECHNOLOGIES DISPONIBLES

2.1 L ISOLATION DES MURS

Il existe deux pistes sérieuses aujourd hui : A - les isolants sous vide : -Conductivité : 0,005 W/m C : 1 cm équivaut à 5 cm de laine minérale avec les effets de bord, -Incertitude sur la tenue du vide dans le temps, - Difficultés de mise en œuvre (un chantier ce n est pas de la dentelle ) : il ne faut pas poinçonner l isolant - un prix encore élevé : de l ordre de 80-90 euros HT/m² non posé pour e=3cm Mais quid de la migration de vapeur avec la peau alu? B Les aérogels de silice : - Conductivité : 0,013 W/m C - pas encore disponibles autrement que dans des vitrages semi-transparents

2.2 LES PARTIES VITREES

Les innovations récemment arrivées en France sont : 1 Le triple vitrage Mais maintenant tout le monde le connaît Ug = 0,5 à 0,6 W/m²K 2 Le double vitrage sous vide Peu connu car assez récent, et très cher. Il consiste en deux plaques de verre revêtues de couches hyper peu émissives séparées de 0,2 mm rempli de vide. Ug = 1,4 W/m²K Marque : Pilkington Modèle : Spacia. Aussi commercialisé par Van Ruysdael (provenance Japon : fort contenu C) Un laboratoire anglais a même développé un modèle avec des revêtements en «couches dures» à très faible émittance conduisant à un Ug = 0,86 W/m²K Espoir!!!!

Le problème des vitrages et des menuiseries Thermiquement, la rénovation suppose : - l usage de doubles, voire souvent de triples vitrages, - des menuiseries à isolation renforcée, - une étanchéité à l air extrême entre maçonnerie et menuiserie, et entre dormant et ouvrant. Comment faire lorsque le caractère des menuiseries et de la façade doit être conservé?

C est la double menuiserie Elle respecte : - le triple vitrage, - la possibilité de renforcer l isolation de la menuiserie, - l étanchéité à l air de l enveloppe Lyon, quai de Bondy, secteur sauvegardé

2.3 LA VENTILATION

Repenser la ventilation double flux *La VMC double flux traditionnelle avec récupération de chaleur peut être difficile à incorporer dans un bâtiment ancien : réseau de soufflage à créer, intervention lourde en site souvent occupé, voire coût Alors pourquoi pas ventiler à l horizontal, depuis la façade, comme en Allemagne?

Ventilation double flux décentralisée avec récupération de chaleur Principe et technologies Principe: Ventilation mécanique pièce par pièce Intégration des appareils en façade Récupération de chaleur sur l air extrait Pas de réseau de ventilation 2 types de technologie: Extraction et soufflage simultanés Extraction et soufflage alternés (fonctionnement par paire )

Appareils avec soufflage et extraction simultanés Rendement de distribution Réduire Principe la longueur de des fonctionnement réseaux Produits sur le marché: -Bayernluft -WRG 35 de MAICO -MWRG de MELTEM, etc..

Rendement Appareils avec de distribution soufflage et extraction simultanés Réduire la longueur des Autres réseaux configurations Possibilité de ventiler des pièces adjacentes en utilisant des conduits courts (extraire dans la cuisine, souffler dans les chambres et le salon) Avantage: Limiter le nombre d appareils Ventos 50DC de PAUL -20 à 0m3/h -Efficacité de récupération de chaleur: 83% FoX de GLT -20 à0m3/h Efficacité de récupération de chaleur: 80%

Appareils avec soufflage et extraction simultanés Rendement de distribution Intégration au niveau de l appui ou du linteau des menuiseries AEROMAT VT WRG de SIEGENIA AUBI 30/50 m3/h <55% efficacité de récupération de chaleur Réduire Autres la configurations longueur des réseaux Intégration dans le vitrage Ökolüfter 9038 80 à 200 m3/h 90% efficacité de récupération de chaleur

Rendement Appareils avec de distribution soufflage et extraction alternés Réduire Principe la longueur de des fonctionnement réseaux

Rendement Appareils avec de distribution soufflage et extraction alternés Réduire Principe la longueur de des fonctionnement réseaux Fonctionnement par paire: un appareil souffle pendant qu un autre extrait (permutation au bout d un laps de temps) Accumulateur de chaleur en céramique pour stocker (extraction) et destocker (soufflage) la chaleur de l air vicié inventer 13 à 40 m3/h efficacité de récupération: 80 à 90% Thermo-Lüfter 1230 de LTM 18 à 60 m3/h efficacité de récupération: 70 à 90%

Ventilation double flux décentralisée avec récupération de chaleur Avantages et inconvénients Avantages: Pas ou peu de réseau de ventilation (adapté pour la rénovation) Efficacité de récupération de chaleur : 45 à 95% Multiples intégrations (en saillie, en menuiserie, intégré dans le mur, ) Ventilation pièce par pièce Un coût réduit Inconvénients: Intégration discrète en façade (intérieur et extérieur) Maintenance (filtres, condensats )

Ventilation double flux par conduits cheminant en façade dans l isolant Autre approche Idée : cheminer dans l isolant extérieur pour amener l air neuf si on récupère la VMC existante, ou pour amener air neuf et air vicié en cas contraire. Avantages: Peu d interventions dans les logements Coût par logement : 4000 HT en double flux, et 2500 HT si un seul conduit Possibilité d intégration des conduits dans des panneaux préfabriqués de façade, Inconvénients: Plus difficile sur les très grandes hauteurs

2.4 L EAU CHAUDE SANITAIRE

L Eau Chaude Sanitaire Une nouvelle problématique - Les consommations de chauffage baissent : 50, voire 15 kwh/m²/an, - Dans le même temps l usage de l eau chaude sanitaire s envole, sans correspondre à de réels besoins,

L Eau Chaude Sanitaire Une nouvelle problématique Structure des consommations en énergie finale Consommations annuelles en énergie finale [kwh/m²/an] 0 90 80 70 60 50 40 30 20 0 Chauffage ECS Bâtiment à 50 kwh/m²/an Bâtiment à 15 kwh/m²/an Bâtiment à 15 kwh/m²/an avec production d'ecs performante

L Eau Chaude Sanitaire Une nouvelle problématique - Les consommations de chauffage baissent : 50, voire 15 kwh/m²/an, - Dans le même temps l usage de l eau chaude sanitaire s envole, sans correspondre à de réels besoins, - Aujourd hui la consommation d énergie pour l ECS est en passe d être plus importante que celle du chauffage! Il faut réagir afin de conserver une démarche cohérente.

L Eau Chaude Sanitaire Récupérer la chaleur des eaux grises Par un échangeur statique seul Pas très performant, mais pas très cher. Ne permet pas de récupérer la chaleur d une baignoire qui se vide. Documentation : EcoInnovation

L Eau Chaude Sanitaire Récupérer la chaleur des eaux grises Par un échangeur et un stockage Plus performant, mais beaucoup trop cher : 3.500 Documentation : Forstner

Valorisation de la chaleur des eaux usées par pompe à chaleur Exemple : hôtel 3* à St Priest Valoriser la chaleur des eaux grises par pompe à chaleur Performance attendue : Facteur 6,5 PAC Stockage ECS Egout Réservoir de récupération des eaux usées Eau froide

2.5 LES USAGES ELECTRIQUES

D importants changements se profilent enfin 1 Pendant de nombreuses années les usages électriques n ont pas fait l objet d améliorations. Pire ils se sont développés de manière anarchique 2 Mais depuis deux ans la commission européenne a publié de nombreuses Directives qui vont enfin modifier lentement le parc d équipements, 3 Conséquence visible pour le chauffage : les apports internes vont diminuer dans le futur, ce qui va augmenter les consommations de chauffage. Il est donc conseillé aujourd hui d anticiper ces augmentations en prévoyant des niveaux d isolation plus élevés que ceux que l on envisageait

CHAPITRE 3 COUTS ET STRATEGIE DE FINANCEMENT

3.1 QUELS COUTS? Nicholas Stern : «La lutte contre le changement climatique coûtera annuellement 1% du PIB mondial, mais le coût de l inaction coûtera plus de 5 % de ce PIB»

ANALYSE ECONOMIQUE Coûts observés à Mulhouse en 2006 Les Solutions Techniques de Référence Retour d expérience Coût HT au m² SHAB 400 350 300 250 200 150 0 50 0 33 rue des Maçons Structure des coûts associés à la STU (Solution Technique Universelle) (Valeur 2006 sauf 43 Vosges valeur 2009) Valeur moyenne : 315 HT/m² Shab 31 rue des Vosges 53 rue du Runtz 19 rue des Vosges 13 rue des Vosges 45 rue des Vosges Régulation Chaudière Ventilation Menuiseries Toiture Plancher bas Murs 43 rue des Vosges

Les Solutions Techniques de Référence Coûts observés à Mulhouse en 2006 Structure des coûts Opération au coût moyen 16 Ventilation des coûts liés à la STU 53 rue du Runtz 22 67 Coût total STU : 316 /m² SHAB Au prix moyen 49 8 21 Murs Plancher bas Toiture Menuiseries Ventilation Chaudière Régulation L arnaque des triples vitrages vus par la profession 132

Les Solutions Techniques de Référence Coûts observés à Mulhouse en 2006 Structure des coûts Opération la moins chère 26 9 Ventilation des coûts liés à la STU 43 rue des Vosges 54 Coût total STU : 245 /m² SHAB Le moins cher 64 5 16 Murs Plancher bas Toiture Menuiseries Ventilation Chaudière Régulation 70

Les Solutions Techniques de Référence Coûts observés à Mulhouse en 2006 Structure des coûts Opération la plus chère Ventilation des coûts liés à la STU 13 rue des Vosges 24 30 2 Coût total STU : 362 /m² SHAB Le plus cher 64 Murs Plancher bas Toiture Menuiseries Ventilation Chaudière Régulation 56 81 5

Les Solutions Techniques de Référence 20 logements à Nuits St Georges (Côte d Or) SCIC Habitat Opération en logement social et en site occupé 27,4 HT/m² (,7%) Structure des coûts 13,0 HT/m² (5,0%) 4,7 HT/m² (40,7%) Coût total : 257,5 HT/m² 78,1 HT/m² (30,3%) Isolation extérieure (Murs/toiture/plancher bas) Menuiseries extérieures VMC double flux Chaudière 34,2 HT/m² (13,3%) Régulation

Les Solutions Techniques de Référence Maison Latapie en Saône et Loire Maison individuelle 23,6 HT/m² (12,2%) Structure des coûts 23,6 HT/m² (12,2%) Coût total : 194 HT/m² 4,1 HT/m² (53,7%) Isolation intérieure 42,7 HT/m² (22,0%) Menuiseries extérieures VMC double flux Chaudière gaz

Les Solutions Techniques de Référence Tours en Région Parisienne Résidence du Parc de la Noue à Bagnolet 450 logements 39,3 HT/m² (20,1%) 2,5 HT/m² (1,3%) Structure des coûts 4,7 HT/m² (2,4%) 87,3 HT/m² (44,6%) 4,1 HT/m² (2,1%) Coût total : 196 HT/m² 7,2 HT/m² (3,7%) 50,7 HT/m² (25,9%) Isolation extérieure Menuiseries extérieures Régulation Divers réseaux chauffage Chaudière VMC double flux Perméabilité de l'enveloppe

Les Solutions Techniques de Référence Comme prévu, il existe bien une courbe d apprentissage et les prix baissent très vite Evolution des coûts dans le temps (coûts actualisés) Coût HT corrigé indice BT au m² SHAB 400 350 300 250 200 150 0 50 0 Evolution des coûts actualisés associés à la STU - prix indice Nov 09 Les coûts tendent inexorablement vers 180 à 200 HT/m²Shab Moyenne Mulhouse Il faut songer à abandonner le triple vitrage 20 lgts Nuits St Georges (71) Cas avec DV Mulhouse 43 rue des Vosges Maison Louhans (71) Bagnolet (93) 2006 2008 2009 20 Régulation Chaudière Ventilation Menuiseries Toiture Plancher Murs

3.2 QUELS MODES DE FINANCEMENT?

Combien ça coûte? Comment on finance? 1 Coût moyen (Valeur Nov. 2009) : 200 HT/m² hab Enjeu : 1.000.000 logts soit 14,5 MD /an Question : est-ce que c est beaucoup????? Ordre de grandeur : c est le montant des bénéfices annuels de TOTAL TAL en 2008 et les bénéfices cumulés de TOTAL, BNP et France Télécom en 2009 En 20, le bénéfice de toutes les entreprises du CAC 40 a été de 83 MD euros, celui de Total de,3 MD. Suggestion : on est en guerre contre le climat, et il faut utiliser les moyens qui sont ceux de la guerre. D où cette proposition : Et si on finançait tous les travaux d un grand plan national de rénovation par une taxe de 18 % sur les bénéfices des entreprises s du CAC 40, remboursable avec un taux zéro sur 20 ans?

Combien ça coûte? Comment on finance? 2 Objectif : financer tous les travaux par des prêts sur 20 ans, ce que justifie l ampleur des travaux et la valorisation patrimoniale résultante. En Suisse, les bâtiments basse consommation valent, toutes choses s égales par ailleurs, à 15% plus cher que les bâtiments ordinaires. Donc, rénover son logement doit être considéré comme un placement financier très sécurisé : on retrouvera toujours son argent lors de la revente. 3 Avec un prix de l énergie de 5 cts/kwh augmentant de 2,5%/an, tous t les travaux dont le coût est inférieur ou égal à 200 euros HT/m² (TVA à 5,5 %) sont finançables par des prêts à 4,5% disponibles sur le marché. Sans aide de l Etat. Mais avec des prêts à taux zéro sur 20 ans (financés par un emprunt sur les bénéfices boursiers), le montant des travaux pourrait atteindre 300 euros HT/m². 4 A 135 dollars le baril, rénover à basse consommation devient une e opération financière de «bon père de famille». Une opération à faire pour ne pas perdre d argent mais au contraire en gagner beaucoup! Alors qu attend-on pour commencer????

CHAPITRE 4 EXEMPLES DE REALISATIONS

4.1 RENOVATION DU QUARTIER FRANKLIN A MULHOUSE

Le quartier Franklin à Mulhouse (Ht Rhin) Mise en oeuvre de la solution technique universelle Début : Juin 2005 Livraison : Juillet 2007 La Solution Technique Universelle : 1 - murs et planchers bas : + 4,3 m² C/W 2 toiture : + 7,5 m² C/W 3 menuiseries bois avec triple vitrage peu émissif et lames d argon 4 ventilation double flux avec échangeur 5 système de chauffage au choix : - gaz à condensation - fioul haut rendement - électricité : PAC avec COE>3 - bois

Le quartier Franklin à Mulhouse (Ht Rhin) Les résultats Les premiers bâtiments ont été livrés en août 2007 : 1 On n a pas connu de problèmes techniques majeurs 2 Test d étanchéité porte soufflante : 5 vol/h sous 50 Pa bonne étanchéité autour des fenêtres, mais gaines électriques catastrophiques! 3 Campagne de mesure achevée.

Taux de charge des chaudières Mulhouse : quartier Franklin Les dégâts du surdimensionnement 12 CHAUDIERES Courbes de fréquences cumulées de la puissance founie par les chaudières du 31 Vosges et du 33 Maçons au cours de l'année ADEME Puissance (kw) 8 6 4 Puissance chaudière 35 kw Puissance moyenne appelée 4,2 kw Puissance maximale appelée 12 kw 2 0 Puissance chaudière 15 kw Puissance moyenne appelée 3 kw Puissance maximale appelée 12 kw 0% % 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 0% Occurence 31 Vosges 33 Maçons Réhabilitation Franklin

Résultats après un an de mesure Mulhouse : quartier Franklin Energie primaire (gaz) pour le chauffage Explications Les causes de la dégradation des performances attendues Consommation de chauffage en énergie primaire [kwh/m²/an] 120 0 80 60 40 20 0 Consommation réelle Correction à 19 C Correction de la perméabilité Chauffage à 19 C au lieu de 19,9 C 89 78-11 62 Perméabilité n50=1vol/h au lieu de 5vol/h - 16 50-12 + Apports internes inférieurs aux prévisions Correction des apports internes Chauffage à 19 C au lieu de 18,3 C 31 vosges 33 maçons 75 83 Perméabilité n50=1vol/h au lieu de 5vol/h 67-16 Apports internes inférieurs aux prévisions 55-12

4.2 4 LOGEMENTS SOCIAUX A AUTUN OPAC 71 APBE BOURGOGNE

La Bourgogne 4 logements sociaux, façade sans grand caractère. Isolation par l extérieur avec bardage. Rénovation de 4 logements à Autun (solution technique de référence, 15 cm de LM) Toujours penser aussi à la migration de vapeur dans les parois lors du choix

4.3 HÔTEL DU DEPARTEMENT DU BAS RHIN RENOVATION DES SYSTEMES ELECTRIQUES ET THERMIQUES 1 État des lieux 2 Electricité 3 Bilan 4 Mise en oeuvre 5 Résultats

Strasbourg : hôtel du Département du Bas Rhin 737 employés 35 3 m² (dont 11 886 m² de parkings) Electricité : 158 kwh/m².an (3 691 MWh /an) 175 k H.T./an Gaz : 145 kwh/m²/an

Campagne de mesures Pratique 582 points de mesures pendant 1 à 6 mois Dans les armoires électriques Sur les appareils

Campagne de mesures Pourquoi? 1 - ETABLIR UN BILAN EXHAUSTIF DES CONSOMMATIONS 2 - POUR SE DONNER LES MOYENS DE MIEUX COMPRENDRE : Le fonctionnement des installations et des appareils Le comportement des usagers

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Bilan des consommations d électricité avant intervention Pompes 15,6% Usages thermiques 15,5% Non déterminé 13,7% Ventilations 12,7% Divers 6,7% Eclairage 17,8% Informatique 18,1%

Consommation en occupation et en inoccupation Occupation 48% Non déterminé Eclairage Divers Us. thermiques Ventilation Pompes Non occupation 52% Informatique

Comment les Economies ont-elles été faites? 1- (Re-)paramétrage des équipements existants 2- Ne laisser fonctionner les appareils que si c est nécessaire et utile 3- Installation d équipements performants 4- Action sur les comportements

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ECONOMIES PREVISIONNELLES DE CONSOMMATION 4 000 000 Consommation initiale (kwh/an) Consommation après mise en place de l'ensemble des solutions (kwh/an) 3 500 000 Consommation (kwh/an) 3 000 000 2 500 000 2 000 000 1 500 000 1 000 000-39% - 34% 500 000 00 Electricité Gaz

Bilan des économies d électricité envisagées Consommation : -1403 MWh/an (-38%) Facture : -57,2 k H.T./an (-33% ) Coût : 96,8 k H.T. Temps de retour : 1,7 ans

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Mesures constitutives : SCENARIO DURABLE 1- Toutes les actions décrites dans le rapport de diagnostic + évaluation des économies générées 2- Etude sur la sécurisation des serveurs informatiques 3- Suivi des consommations énergétiques 4- Prise en compte de l efficacité énergétique dans la politique d achat 5- Modification du contrat de maintenance 6- Intégration de la démarche Certificats d Economies d Energie Motivation des acteurs, cohérence de la démarche Approche très novatrice le résultat sera proportionnel à l engagement de tous

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Eclairage Les salles de réunion Consommation (kwh/an) 20 000 15 000 000 5 000 0 Spots halogènes - 91% Tubes fluo + détecteur de présence

Eclairage Locaux à occupation intermittente Consommation (kwh/an) 000 8 000 6 000 4 000 2 000 0 Fluo T8-93% Fluo T5 + détecteur de présence

Eclairage Les escaliers 4 000 Fonctionnement (h/an) 3 000 2 000 1 000-91% 0 Horloge Détecteur de présence

Eclairage Les parkings (tertiaire) Consommation (kwh/an). 90 000 60 000 30 000 0 Fluo T8 + Horloge - 87% Fluo T5 + Détecteur de présence

Pompes Programmation horaire Consommation (kwh/an). 60 000 40 000 20 000 0 Fonctionnement permanent - 47% Programmation horaire et température Une seconde amélioration permettra

600 ECONOMIES REELLES MESUREES Energie finale Initial Prévision Réél Travaux pas encore réalisés 400 200 0 Eclairage Pompes Ventilation Informatique Divers Consommation (MWh/an). - 68% - 66% - 44% - 36% - 38% - 36% - 35% - 4% - 27% - 18% Economie actuelle d électricité : 33,7% - Future : 42% + 67% sur le gaz

CONCLUSION 1- Écart entre économies calculées et mesurées inférieur à % 2- Changement d énergie de chauffage prioritaire : utilisation de la PAC au lieu des chaudières gaz > + 412 MWh d électricité > - 2 228 MWh de gaz (-67%) 3- Budget énergie annuel réduit de 130 000 TTC (-29%) 4- Temps de retour de 3 ans 5- Travaux à venir (20) : salle serveur, rénovation éclairage, mise en œuvre de dispositifs de régulation terminale

Pour en savoir plus : www.enertech.fr