LYON 10 Décembre 2009 Bâtiments à basse consommation Retours d expérience Le bâtiment de bureaux de l INEED à Alixan (Drôme) Olivier SIDLER Sté
L INEED à Alixan (Gare Valence TGV) Une approche la plus HQE possible pour un bâtiment de bureaux à très faible consommation d énergie (cible énergie : «très performante») Commanditaire : Chambre de Commerce et de l Industrie de la Drôme Architecte : D.DESSUS Bet Fluides : Cabinet SIDLER Date de livraison : 01/07/2006 S utile bureaux : 2618 m² Hauteur : 15m Salle d exposition survitrée (Sv/Shab = 49%) S utile atelier :280 m²
L INEED à Alixan Une architecture tournée vers les basses consommations et le confort Un bâtiment compact orienté Nord-Sud Des ouvertures limitées à 15% de la surface habitable. Menuiseries bois avec double vitrage peu émissif à lame d argon
L INEED à Alixan Une enveloppe à très haute résistance thermique La première construction en France avec de la brique Monomur Bellenberg de 50 cm enduite en terre crue et paille de très fortes épaisseurs d isolant en toiture U=0,14W/m² C U bat = 0,45 W/m² C
L INEED à Alixan Les matériaux Une utilisation massive de bois sous forme de poutres collaborantes bois/béton constituant un stockage important de carbone (550 t de CO 2 ) et créant une ambiance de qualité exceptionnelle.
L INEED à Alixan Protection solaire végétale (à venir!) Treille en façade Sud et toiture végétalisée Protection complémentaire par casquettes de photopiles (2 kwc)
PRESENTATION Labos VMC simple flux indépendante Radiateurs Chaudière Gaz Condensation brûleur modulant Schéma général ventilation et chauffage Salle d expo Double Flux R+2 R+1 RdC Zone Bureaux: Double Flux avec récupérateur et puits canadien Radiateurs Régulation par façade Salles de conférences Double Flux Climatisation et Chauffage Air
PRESENTATION Synoptique du système de production de chaleur Circuit radiateurs Circuit radiateurs Batterie Salle de Salle Nord Sud préchauffage conférence d exposition CTA bureaux soufflage
L INEED à Alixan Mise en œuvre du puits canadien
L INEED à Alixan Une ventilation mécanique très performante Un puits canadien de 480 m en deux nappes de 40 m de longueur à 2,5 m et 1,5 m de profondeur parcouru par 4000 m 3 /h d air
L INEED à Alixan Centrale de traitement d air des bureaux
L INEED à Alixan Une ventilation mécanique très performante une centrale double flux en aval du puits canadien, munie d un échangeur rotatif d efficacité (mesurée) supérieure à 80% avec sélection de l entrée d air neuf soit par le puits canadien, soit directement depuis l extérieur.
L INEED à Alixan Ventilation des locaux
L INEED à Alixan Une ventilation mécanique très performante Fonctionnement de la ventilation à débit variable grâce à une détection de présence dans les salles de réunion et les salles de cours. Action sur des vannes motorisées en entrée et sortie d air de chaque local concerné Caisson double flux M M Capteur pression Variateur de vitesse
L INEED à Alixan Un impératif pour se passer de climatisation : réduire les consommations des usages électriques Un éclairage très performant (6 W/m²) basé sur : Une différenciation entre zone de bureau et tâche de travail (200/400lux) Des tubes T5 + ballasts électroniques Une lampe de travail avec LBC. Commande de l éclairage des parties communes et des sanitaires par détecteurs de présence.
L INEED à Alixan Un impératif pour se passer de climatisation : réduire les consommations des usages électriques Réduire la consommation de la bureautique d un facteur au moins 10 grâce à : L usage généralisé des ordinateurs portables qui permet de passer de 400 kwh/an à 40 kwh/an par machine maximum. La suppression des réseaux ondulés centralisés remplacés (qui fonctionnent en permanence en sous charge et à mauvais rendement) par des onduleurs dans chaque bureau.
L INEED à Alixan Un impératif pour se passer de climatisation : réduire les consommations des usages électriques Une très faible consommation des auxiliaires grâce à : des pompes et ventilateurs à vitesse variable de très faibles besoins induisant de très faibles débits, des réseaux à très faibles pertes de charge.
L INEED à Alixan Combien ça coûte? Le coût du bâtiment s est élevé à : 1.103 Euros HT/m² shon soit un surcoût non visible par rapport à un bâtiment traditionnel, tout en offrant une qualité de matériaux et de confort sans comparaison, ainsi que des niveaux de consommation divisés par un facteur 7, et sans besoin de climatisation.
LES RESULTATS DE L EVALUATION 1 Le test à la porte soufflante
LE TEST A LA PORTE SOUFFLANTE Les taux d infiltration Un test qui fait apparaître : 1 une bonne étanchéité ouvrant/maçonnerie 2 le rôle catastrophique des joints de dilatation :
LE TEST A LA PORTE SOUFFLANTE Les taux d infiltration Un test qui fait apparaître : 1 une bonne étanchéité ouvrant/maçonnerie 2 le rôle catastrophique des joints de dilatation : 3 La faillite totale de la jonction toiture/mur, et même de certaines toitures : les 2/3 des infiltrations se font par là. Défaut de conception architecturale. 4 Les taux d infiltration mesurés sont de : N 50 = 1,8 vol/h Q 4 = 1,3 m 3 /h/m² la surconsommation de chauffage par comparaison avec une infiltration de 0,6 vol/h (Passivhaus) est de 5 kwh/m²/an.
LES RESULTATS DE L EVALUATION 1 Le test à la porte soufflante 2 La campagne de mesures
Les mesureurs La campagne de mesure : Au total 721 mesureurs posés Lecteur optique Système multivoies Wattmètre série Lampmètre Thermomètre Thermo-hygromètre Débitmètre
Les mesureurs La campagne de mesure : Au total 721 mesureurs posés Détecteur de présence Comptage d impulsions Multimètre Caméra thermique Mesureur COV / CO2
CONSOMMATION GENERALE CHAUFFAGE : Quelques résultats après 1 an de mesure Mesure des compteurs de chaleur en aval de la chaudière : -83,9MWh/an(hors atelier) soit 32,1 kwh/an/m² utile Consommation de gaz = - 92,1 MWh/an (hors atelier) soit 35,2 kwh/an/m² utile On en déduit le rendement annuel de la chaudière et de la distribution primaire : R = 91,2 %
CONSOMMATION DE CHAUFFAGE Hypothèses de simulation : n 50 =2,0vol/h (1,8 dans la réalité) météo conventionnelle Comparaison entre simulation dynamique et mesures Consommation de chauffage (kwh/m²/an) 40 35 30 25 20 15 10 5 35,2 kwh/m²/an Bien conduite, la simulation est un remarquable outil d aide à la conception 29 kwh/m²/an 28,7 kwh/m²/an 29 kwh/m²/an 20,9 C 19 C 19 C 19 C 0 Mesures Simulation Mesures Simulation corrigées à 19 C
CONSOMMATION GENERALE ELECTRICITE : Quelques résultats après 1 an de mesure Consommation d électricité = 68 250 kwh/an soit 26,1 kwh/an/m² utile pour l ensemble des usages (hors atelier), dont 3,4 % est produit par les photopiles (soit 0,9 kwh/an/m² utile ). Consommation tous usages, en énergie primaire (sans déduction de la production PV) : 102,5 kwh ep /an/m² utile (avec équivalence à 2,58) ou 118,7 kwh ep /an/m² utile (avec équivalence à 3,2) soit moins que le label Passivhaus (120 kwh ep /an/m² utile )
CONSOMMATIONS GENERALE Rappel des résultats de la première année : Les consommations après la première année (2006-2007) Consommation de chauffage = 25,8 kwh pcs /m² hab ou 20,7 kwh pcs /m² shon Consommation d électricité = 21,8 kwh/m² Sutile ou 17,5 kwh/m² shon Consommation tous usages, en énergie primaire : 82 kwh ep /m² utile (avec équivalence à 2,58) ou 96 kwh ep /an/m² utile (avec équivalence à 3,2) Par rapport à la première année, on observe une augmentation de 36,4 % des consommations de chauffage et de 19,7 % des consommations d électricité.
CONSOMMATIONS GENERALE Comparaison des consommations de la première et de la troisième année Les causes de cette augmentation de 36,4 % des consommations de chauffage sont au nombre de trois : 1 un hiver beaucoup plus rigoureux en 2008-2009 qu en 2006-2007 2 un dérèglement de la CTA qui a fonctionné 24h/24 durant toute l année, à l exception des WE! 3 une augmentation des températures de chauffage désormais à 20,9 C en moyenne en période d occupation. Conclusion : la consommation de chauffage du bâtiment devrait pouvoir être ramenée facilement à 25 kwh/m² utile /an.
Analyse des températures Températures et conforts TEMPERATURES ET CONFORTS
Analyse des températures Températures des bureaux sur l année Température été : du 09 mai au 27 octobre Température hiver : du 27 octobre au 09 mai Eté Hiver Données Inoccupation Occupation Température moyenne 24,2 24,6 Température minimale 19,7 19,7 Température maximale 28,2 28,3 Température moyenne 20,3 20,9 Température minimale 18,2 18,6 Température maximale 22,8 23,3 Peu de différence entre occupation et inoccupation en hiver comme en été. Ceci est probablement dû à la très grade inertie du bâtiment.
Analyse des températures Attention : certains occupants sont régulièrement absents et coupent leur chauffage et leurs apports internes 25 24 23 Températures des bureaux Hiver ANALYSE DES TEMPERATURES Courbes de fréquences cumulées des tempérartures de l'ensemble des bureaux entre décembre et février pendant les heures ouvrées ADEME Température ( C) 22 21 20 19 18 17 16 15 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Occurence INEED
Analyse des températures Il existe bien un ralenti de nuit, mais à cause de l inertie la température ne varie que d un degré la nuit. Températures des bureaux Hiver ADEME Evolution de la température dans le bureau moyen 21,0 Fin de l occupation Température ambiante ( C) 20,8 20,6 20,4 20,2 20,0 19,8 19,6 19,4 19,2 19,0 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 Jours ouvrés 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 Jours non ouvrés 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 INEED
Consommation de chauffage et température où l on voit que les robinets thermostatiques ne servent à rien. Circuits radiateurs nord et sud CONSOMMATION THERMIQUE Consommation d'énergie thermique des réseaux radiateurs nord et sud en fonction de la température intérieur ADEME Consommation (kwh) 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 Valeur de réglage des robinets thermostatiques 18,2<x<18,4 18,4<x<18,6 18,6<x<18,8 18,8<x<19 19<x<19,2 19,2<x<19,4 19,4<x<19,6 19,6<x<19,8 19,8<x<20 20<x<20,2 20,2<x<20,4 20,4<x<20,6 20,6<x<20,8 20,8<x<21 21<x<21,2 Température >21,2 INEED
Analyse des températures Températures des bureaux Eté 44 40 36 ANALYSE DES TEMPERATURES Courbes de fréquences cumulées de la température extérieure et des températures de l'ensemble des bureaux en dehors de la saison de chauffe pendant les heures ouvrées ADEME Température ( C) 32 28 24 20 16 12 8 4 0 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Occurence Température ambiante Température extérieure INEED
Analyse des températures 15 BUREAU SUD Niveau de confort atteint - Température et hygrométrie moyennes durant les heures ouvrées entre juillet et aout Degré hygrométrique 100% 80% 60% 40% ADEME Confort d été des bureaux Juillet et Août Humidité absolue (g/kg) 10 5 0 Humidité absolue (g/kg) 15 10 5 0 GRAND CONFORT CONFORT ADMISSIBLE 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 Température sèche intérieure ( C) BUREAU EST Niveau de confort atteint - Température et hygrométrie moyennes durant les heures ouvrées entre juillet et aout Degré hygrométrique 100% 80% 60% 40% GRAND CONFORT CONFORT ADMISSIBLE 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 Température sèche intérieure ( C) 20% 10% 20% 10% INEED ADEME INEED Humidité absolue (g/kg) 15 10 5 0 BUREAU NORD Niveau de confort atteint - Température et hygrométrie moyennes durant les heures ouvrées entre juillet et aout Degré hygrométrique 100% GRAND CONFORT 80% 60% 40% CONFORT ADMISSIBLE 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 Température sèche intérieure ( C) Conclusion : en l absence de climatisation, le confort d été est de très bonne qualité. 20% 10% ADEME INEED
Analyse des températures Comparaison du confort et des consommations de climatisation avec des bâtiments climatisés Confort d été des bureaux Juillet et Août Evaluation du confort (selon diagramme de Porcher) des bâtiments, et consommations de climatisation en juillet aout ADEME 100% 25 Pourcentage du temps 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Bureau sud Bureau nord Bureau est Avignon Marseille 1 Marseille 2 Toulon 1 Toulon 2 Mouans Sartoux INEED Bureau - Bâtiment Grand confort Confort admissible Hors confort Consommation de climatisation 20 15 10 5 0 Consommation de climatisation (kwh/m²/jour) INEED
Analyse des températures Le rapport Sv/Sutile de cette salle vaut 49%. Salle d exposition Été ADEME Température ( C) 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 Courbes de fréquences cumulées de la température ambiante de la salle d'exposition en dehors de la période de chauffe 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Occurences T air ambiant occupation T air ambiant inoccupation INEED
Consommation de chauffage Quelques résultats après 1 an de mesure CONSOMMATION DE CHAUFFAGE
Consommation de chauffage Consommation de chaleur sortie chaudière : 83,9 MWh/an Répartition des consommations Répartition des consommations de chaleur entre les différents locaux (hors atelier) ADEME Consommation totale : 83,9 MWh/an Salle de conférence 21% Salle d'exposition 3% Préchauffage d'air des bureaux Batterie de 2% préchauffage 18 C Circuit radiateurs Bureaux, salles de Sud cours et réunions 23% Circuit radiateurs Nord 51% Bureaux et salles de cours INEED
Consommation de chauffage Répartition des consommations Consommation annuelle par unité de surface (kwh/an/m²) 60 50 40 30 20 10 0 Consommation annuelle de chaleur (sortie chaudière) par unité de surface pour les différents circuits de chauffage Niveau de consommation anormal. A analyser Salle de conférence Bureaux circuit Nord + préchauffage air Peu de soleil, donc plus de charges Reçoit les apports solaires du Sud, donc moins de besoins Bureaux circuit Sud + préchauffage air ADEME Trop vitrée donc très consommatrice Salle d'exposition INEED
ETUDES THERMIQUES Quelques résultats après 1 an de mesure ETUDES THERMIQUES
ETUDES THERMIQUES Pendant 90 % de la saison de chauffage, le taux de charge de la chaudière est inférieur à 33%. Taux de charge de la chaudière Taux de charge de la chaudière 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% CHAUDIERE Courbe de fréquences cumulées du taux de charge (par rapport au comptage de chaleur) de la chaudière Les chaudières sont trop souvent surdimensionnées. Ici, sans surdimensionnement particulier, on ne dépasse jamais 70% de la puissance installée. ADEME 0% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% INEED Occurence
ETUDES THERMIQUES Rendement de génération de la chaudière et de la distribution primaire 100% Rendement moyen journalier en fonction de la consommation journalière de gaz ADEME 95% 90% y = 0,0812Ln(x) + 0,395 R 2 = 0,6289 Rendement de génération 85% 80% 75% 70% 65% 60% 55% 50% 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 Consommation journalière (kwh/jour) INEED
ETUDES THERMIQUES Dysfonctionnement du volet de sélection air extérieur/air issu du puits canadien Étude du puits canadien Hiver PUITS CANADIEN Position du volet du puits canadien et températures extérieure, de sortie du puits canadien et d'entrée de la CTA ADEME Température ( C) Le volet extérieur fuit! 30 25 20 15 10 En hiver, le puits canadien est fermé la journée et fonctionne la nuit! Fonctionnement air extérieur 5 0 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 T air extérieure T entrée CTA T sortie PC Position volet PC INEED
ETUDES THERMIQUES Étude du puits canadien ADEME Evolution de la température moyenne journalière d'entrée et de sortie du puits canadien au cours de l'année les jours de fonctionnement de la CTA 32 30 28 26 24 22 Equinoxe printemps 20 18 16 14 12 10 8 Température ( C) 6 4 2 0 11/09/08 25/09/08 09/10/08 23/10/08 06/11/08 20/11/08 04/12/08 18/12/08 01/01/09 15/01/09 29/01/09 12/02/09 26/02/09 12/03/09 26/03/09 09/04/09 23/04/09 07/05/09 21/05/09 04/06/09 18/06/09 02/07/09 16/07/09 30/07/09 13/08/09 27/08/09-2 -4 T sortie puits canadien T entrée puits canadien INEED
ETUDES THERMIQUES Étude du puits canadien Hiver 30 PUITS CANADIEN Courbes de fréquences cumulées des températures d'entrée et de sortie du puits canadien pendant la saison de chauffe 25 Température ( C) 20 15 10 5 0-5 -10 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% T entrée PC T sortie PC
ETUDES THERMIQUES Étude du puits canadien Hiver La mesure des températures et hygrométries entrée/sortie (et donc la connaissance de l enthalpie), a permis de déterminer précisément l énergie fournie par le puits canadien : - 5 294 kwh/an (soit 2,5 kwh/m²/an) pour un fonctionnement avec de l air provenant uniquement du puits canadien et en dehors des périodes d occupation (cas actuel, donc en dysfonctionnement) - 6 071 kwh/an (soit 2,88 kwh/m²/an) pour un fonctionnement de la CTA uniquement pendant les heures ouvrées avec le volet de la CTA en position permettant l amenée d air depuis le puits canadien (fonctionnement optimum).
ETUDES THERMIQUES En été, le puits est bipassé la journée! Et la nuit, il fonctionne parfois alors qu il fait plus frais dehors Étude du puits canadien Été PUITS CANADIEN Position du volet du puits canadien et températures extérieure, de sortie du puits canadien et d'entrée de la CTA ADEM 30 25 Dysfonctionnements Fonctionnement air extérieur Température ( C) 20 15 10 5 0 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 00:00 06:00 12:00 18:00 T air extérieure T entrée CTA T sortie PC Position volet PC INEE
ETUDES THERMIQUES Étude du puits canadien Été 45 PUITS CANADIEN Courbes de fréquences cumulées des températures d'entrée et de sortie du puits canadien en dehors de la saison de chauffe 40 35 Température ( C) 30 25 20 15 10 5 0 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% T sortie PC T air entrée PC
ETUDES THERMIQUES Étude du puits canadien Été PUITS CANADIEN Courbes de fréquences cumulées de l'humidité relative d'entrée et de sortie du puits canadien en dehors de la saison de chauffe ADEME Hygrométrie relative (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Il n y a de la condensation que pendant 67 h/été dans le puits canadien 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Occurences Sortie Entrée INEED
ETUDES THERMIQUES Étude du puits canadien Eté La mesure des températures et hygrométrie entrée/sortie (et donc la connaissance de l enthalpie), a permis de déterminer précisément l énergie fournie par le puits canadien : 3 816 kwh/an (soit 1,8 kwh/m²/an) de rafraîchissement pour un fonctionnement avec de l air provenant du puits canadien selon la régulation actuelle (donc en dysfonctionnement),
CONSOMMATIONS D ELECTRICITE Quelques résultats après 1 an de mesure ELECTRICITE LES DETAILS
CONSOMMATIONS D ELECTRICITE Consommation moyenne : 26,1 kwh/m² utile /an Répartition de la consommation Répartition des consommations d'électricité entre les différents postes (hors atelier) Consommation totale : 68 250 kwh/an Usages thermiques 6% Pompes 6% Non connu 2% Bureautique 25% ADEME Eclairage 24% Divers 9% Ventilation 28% INEED
CONSOMMATIONS D ELECTRICITE Courbe de charge de la consommation électrique de l'alimentation générale du bâtiment (hors atelier) les jours ouvrés et non ouvrés ADEME Répartition de la consommation Puissance (kw) 16 14 12 10 8 6 4 2 0 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 Jours ouvrés 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 Jours non ouvrés 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 Puissance de veille comprise entre 4 et 6,5 kw La puissance maximum atteinte par le bâtiment en une année a été de 27,4 kw soit 10,5 W/m². Un abonnement 36 kva suffit. Répartition de la consommation annuelle entre les heures d'occupation et de non occupation du bâtiment 48 % des consommations = INNOCCUPATION!!! Période de non occupation - Vacances 48% Périodes d'occupations 52%
ECLAIRAGE Eclairage : 6,2 kwh el /m² utile /an Répartition de la consommation ECLAIRAGE - BÂTIMENT (hors atelier) Répartition de la consommation annuelle entre les locaux ADEME Consommation totale : 16 310 kwh/an 6,2 kwh/m².an Halls 17% Bureaux 12% Salles de conférence 6% Salles de réunion 5% Eclairage extérieur 23% Circulations 27% Eclairage de sécurité 5% Sanitaires 3% Locaux annexes 1% Salle d'exposition 0,5% Laboratoires 1% INEED
ECLAIRAGE Les bureaux ECLAIRAGE - BUREAUX Consommation ADEME 15 Consommation (kwh/m².an) 12 9 6 3 7,3 0 INEED PACA 50 INEED ECLAIRAGE - BUREAUX Puissance installée ADEME ECLAIRAGE - BUREAUX Durée de fonctionnement ADEME Puissance surfacique (W/m²) 20 16 12 8 4 0 4,7 INEED PACA 50 INEED Durée de fonctionnement moyen annuelle (h/an) 1200 1000 800 600 400 200 0 Porte Fenêtre 2,5 INEED PACA 50 INEED
ECLAIRAGE Les circulations 3200 ECLAIRAGE - COULOIRS Nombre d'heures de fonctionnement annuel ADEME 2800 Durée de fonctionnement (h/an) 2400 2000 1600 1200 800 94 s 180 s 60 s 400 0 PACA 50 Sous sol R+1 ouest R+1 est RDC Ouest R+2 ouest 35 s Indéterminé Eclairage naturel Borgne INEED
ECLAIRAGE La salle de conférence Consommation totale : 776 kwh/an Zone Public_non occupation 17% ECLAIRAGE - SALLE DE CONFERENCE Répartition de la consommation Projecteurs_non occupation 16% Zone Scene_occupation 12% ADEME Zone Public_occupation 8% Zone Scene_non occupation 30% Gradation 11% Projecteurs_ occupation 6% INEED
ECLAIRAGE Économies réalisables Labo. Divers Sanitaires Salles de conférence 1% Expo. 1% 2% 2% 0,3% Détecteurs de présence + Gradation Salles de réunion 8% 3% Eclairage de sécurité 5% Eclairage extérieur 6% Halls 10% En optimisant mieux le pilotage des systèmes d éclairage on pourrait réduire de 37,5 % leur Economies envisageables 37% consommation actuelle Circulations 12% Bureaux 12% CONSOMMATION Actuelle Après économies dont veille kwh/an 16 310 10 195 1300 kwh/m².an 6,2 3,9 0,5
BUREAUTIQUE Bureautique : 6,6 kwh el /m² utile /an Moyenne française sur 50 bâtiments : 40,0 kwh el /m² utile /an BUREAUTIQUE Répartition des consommations d'électricité Consommation totale : 17 353 kwh/an Serveur internet 10% Baie de brassage VDI 16% Téléphones sans fil 1% Salle informatique 10% Répartition de la consommation Imprimantes + fax 13% Imprimante collective 7% Modem + box 2% Equipements sur onduleur 5% Différents petits périphériques (scanner, enceintes) 1% Ordinateurs portables 6% ADEME Unités centrales + écrans 24% Ordinateurs portables + écrans 5% INEED
BUREAUTIQUE Étude du poste Courbe de charge les jours ouvrés : Puissance (W) 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 00:00 01:00 02:00 INFORMATIQUE Répartition de la courbe de charge de l'ensemble de l'informatique les jours ouvrés 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 Portable secrétériat Baie VDI Armoire C1E Armoire C1W Armoire C2W Salle info Serveur INEED ADEME INEED La veille : Pas qu un seul coupable! Imprimante collective : 120 W de veille Baie VDI (Téléphone) : 309 W Serveur INEED : environ 200 W Courbe de charge les jours non ouvrés (veille) : Puissance (W) 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 00:00 01:00 02:00 INFORMATIQUE Répartition de la courbe de charge de l'ensemble de l'informatique les jours non ouvrés 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 Portable secrétériat Baie VDI Armoire C1E Armoire C1W Armoire C2W Salle info Serveur INEED ADEME INEED
BUREAUTIQUE Encore beaucoup trop d ordinateurs tours et de grands écrans.pour faire du traitement de texte Répartition de la consommation INFORMATIQUE Consommation unitaire moyenne de chaque type d'appareil 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Equipements sur onduleur UC+Ecran : 196 kwh/an 2 20 Portable+écran : 109 kwh/an 8 Imprimantes + fax 29 Modem + box 8 32 Ordinateurs portables Ordinateur portable : 38 kwh/an 6 Telephone sans fil 4 ADEME INEED
BUREAUTIQUE Étude du poste Des veilles à supprimer 100% ORDINATEURS DES BUREAUX Répartition des durées de fonctionnement entre les différents états Pourcentage du temps (%) 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Portable Arrêt Veille Marche
BUREAUTIQUE Economies réalisables : 39 % simplement en ne faisant fonctionner les équipements que lorsque c est nécessaire! Economie sur la bureautique Soit une consommation résiduelle de 4,1 kwh el /m² utile /an ADEME BUREAUTIQUE - ECONOMIES Répartition des économies réalisables entre les différents usages Economie totale : 6 745 kwh/an (-39 %) Serveur internet 0% Salle informatique 14% Imprimantes + fax 17% Baie de brassage VDI 28% Imprimante collective 12% Modem + box 4% Téléphone sans fil 1% Unités centrales + écrans 14% Ordinateurs portables + écrans 1% Ordinateurs portables 2% Equipements sur onduleur 5% Différents petits périphériques (scanne enceintes) 2%
VENTILATION Ventilation : 7,2 kwh el /m² utile /an Répartition de la consommation VENTILATION Répartition des consommations d'électricité ADEME Consommation totale : 18 963 kwh/an Ventilation simple flux zone laboratoire CTA de la salle 5% d exposition 3% Ventilateurs de plafond 0% CTA de la salle de conférence 7% CTA bureaux et salles de réunion 85% INEED
VENTILATION Ventilation bureaux : 7,7 kwh el /m² utile /an dont 42,3 % de fonctionnement anormal!! Étude de la ventilation des bureaux CTA BUREAUX ET SALLES DE REUNION Répartition de la consommation entre les différents régimes de fonctionnement ADEME Consommation totale : 16 190 kwh/an Veille 0,5% Normal : fonctionnement heures ouvrés 45,1% Anormal : fonctionnement en dehors des heures ouvrés sans surventilation 42,3% Normal : fonctionnement surventilation nocturne 12,1%
VENTILATION La variation de débit est très efficace! La puissance varie avec le carré du débit sur un circuit à caractéristiques variables Étude de la ventilation des bureaux ADEME Consommation (kwh/heure) 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 CTA bureaux Consommation de la CTA et présence dans les salles le 30/04/2009 00:00 01:00 02:00 Débit Puissance Présence 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 Heure 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 Aldabra Johanesbourg Kyoto Rio Baie d'halong Consommation CTA Débit CTA 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 Débit (m3/h)
VENTILATION Economies réalisables : 43 % simplement en ne faisant fonctionner les équipements que lorsque c est nécessaire! Étude des économies réalisables Soit une consommation résiduelle de 4,1 kwh el /m² utile /an VENTILATION- ECONOMIES Répartition des économies réalisables entre les différents systèmes de ventilation ADEME Economie totale : 8 162 kwh/an (-43 %) CTA de la salle d exposition 4% Ventilation simple flux zone laboratoire 8% Ventilateurs de plafond 0% CTA de la salle de conférence 4% CTA bureaux et salles de réunion 84% INEED
POMPES Pompes : 1,6 kwh el /m² utile /an malgré de nombreux dysfonctionnements Répartition de la consommation ADEME POMPES Répartition des consommations entre les différentes pompes Consommation totale : 4 086 kwh/an Pompe CTA conférence 6% Pompe CTA Bureaux 5% Pompe CTA exposition 3% Pompe eau glacée climatisation salle de conférence 37% Pompe circuit radiateurs sud 16% Pompe circuit radiateurs nord 33% INEED
POMPES Economies réalisables : 49% simplement en ne faisant fonctionner les équipements que lorsque c est nécessaire! Étude des économies réalisables POMPES - ECONOMIES Répartition des économies réalisables entre les différentes pompes Economie totale : 2 018 kwh/an (- 49 %) Pompe CTA Bureaux 5% Pompe CTA conférence 5% Pompe CTA exposition 4% ADEME Soit une consommation résiduelle de 0,8 kwh el /m² utile /an Pompe circuit radiateurs sud 4% Pompe eau glacée climatisation salle de conférence 75% Pompe circuit radiateurs nord 7% INEED
USAGES THERMIQUES Usages thermiques : 1,4 kwh el /m² utile /an Répartition de la consommation ADEME USAGES THERMIQUES Répartition des consommations entre les différents usages Consommation totale : 3 767 kwh/an Radiateurs électriques 7% Groupe froid 35% Chauffe eau 58% INEED
USAGES THERMIQUES Climatisation salle conférence : 8,3 kwh el /m² utile salle conférence /an Climatisation de la salle de conférence Surface climatisée : 344 m² ADEME CLIMATISATION SALLE DE CONFERENCE Répartition des consommations entre les différents éléments Consommation électrique totale : 2 844 kwh/an Compresseur 45% Ventil GF 1% Pompe 54% INEED
USAGES THERMIQUES Beaucoup d incohérences dans le fonctionnement. Climatisation de la salle de conférence Le groupe froid CLIMATISATION (compresseur et ventilateur) Répartition de la consommation entre les différents régimes de fonctionnement Consommation annuelle (compresseur et ventilateur) : 1 311 kwh/an ADEME Veille 14% Fonctionnement avec présence et CTA 19% Fonctionnement avec CTA mais sans présence 13% Fonctionnement avec présence sans CTA 20% Fonctionnement sans présence et sans CTA 34% INEED
USAGES THERMIQUES Economies réalisables : 35% simplement en ne faisant fonctionner les équipements que lorsque c est nécessaire! Étude des économies réalisables Soit une consommation résiduelle de 0,9 kwh el /m² utile /an USAGES THERMIQUES-ECONOMIES Répartition des économies réalisables entre les différents usages ADEME Economie totale : 1 310 kwh/an (- 35 %) Radiateurs électriques 20% Chauffe eau 0% Groupe froid 80% INEED
DIVERS Autres appareils : 2,4 kwh el /m² utile /an Répartition de la consommation AUTRES APPAREILS Répartition des consommations d'électricité Consommation totale : 6 165 kwh/an Téléviseur plasma accueil 3% Usages puissance constante 16% Adoucisseur 0% Arosage automatique 0% Machines à café eau 23% ADEME Armoire extérieure 7% Vidéoprojecteurs salle de réunion 5% Appareils audiovisuel salle de conférence 15% Ascenseur 8% Cafétéria + divers usages tels que bouilloire cafetière 23% INEED
DIVERS Pourquoi les machines à boisson ne sontelles pas arrêtées la nuit? Machines à boissons ADEME Courbes de charge de la consommation d'électricité des distributeurs de boissons 25,0 20,0 Consommation (Wh/10min) 15,0 10,0 5,0 0,0 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 Distributeur eau chaude Rdc Distributeur eau chaude R+1 Distributeur eau froide
DIVERS Economies réalisables : 23% simplement en ne faisant fonctionner les équipements que lorsque c est nécessaire! Répartition de la consommation Soit une consommation résiduelle de 1,8 kwh el /m² utile /an AUTRES APPAREILS Répartition des économies réalisables pour les autres appareils Consommation totale : 1 484 kwh/an (- 24 %) Téléviseur plasma Armoire extérieure accueil 0% 7% Vidéoprojecteurs salle de réunion 4% Arosage automatique 0% Usages P constante 0% Adoucisseur 0% ADEME Appareils audiovisuel salle de conférence 30% Ascenseur 0% Cafétéria + divers usages tels que bouilloire cafetière 0% Machines à café eau 59% INEED
BILAN DES ECONOMIES D ELECTRICITE 38 % d économie ramènerait à 16,3 kwhel/m² utile /an la consommation d électricité Répartition de la consommation entre les différents postes (avant et après optimisation) Consommation (kwh/an/m²utile) 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 /1,8 /1,6 /1,6 /1,3 /1,4 Consommation Après Actuelle optimisation kwh/an 68 250 42 523 kwh/an/m² 26,1 16,3 /1,9 0,0 Ventilation Bureautique Eclairage Divers Usages thermiques Pompes Non con Actuelle Après optimisation
COMPARAISON DE L INEED (avant optimisation) AVEC L HÔTEL DU DEPARTEMENT DU BAS RHIN Consommation moyenne (kwh/an/m²utile) 30 25 20 15 10 5 0 x 1,9 Répartition de la consommation entre les différents postes pour le bâtiment de l'ineed et l'hôtel du département (67) x 4,3 x 3,8 Ventilation Bureautique Eclairage Divers Usages thermiques INEED x 1,2 x 3 x 3,9 CG67 Pompes Non connu
CONCLUSION 1 Faire des bâtiments neufs de bureaux à moins de 100 kwh ep /m²utile/an (tous usages confondus sans exception) est facile. C est même possible sans aucun surcoût. 2 Dans ces bâtiments, le chauffage ne représente plus que 30 % de la charge totale, tout le reste est constitué d usages spécifiques de l électricité. 3 Les trois aspects délicats du contrôle des consommations de chauffage sont : - la qualité de l étanchéité à l air de l enveloppe, - le contrôle des niveaux de température interne (la loi c est 19 C MAXI), - la qualité de la programmation des périodes de chauffage et de ventilation. 4 Il faut mettre en place des usages électriques TRES performants, et ensuite il faut trouver les moyens au cours de l année de bon achèvement, de contrôler tous les asservissements et de former les usagers à la sobriété (arrêt des machines non utilisées). 5 Il faut réfléchir au moyen de pérenniser le bon fonctionnement des équipements. C est le point le plus faible des installations.
CONCLUSION En réalisant toutes les propositions d optimisation qui précèdent, le bâtiment de l INEED pourrait ne consommer (tous usages confondus sans exception) que : -67 kwh ep /m² utile /an, ou 60 kwh/m² Shon /an avec une conversion à 2,58 de l électricité, -83 kwh/m² utile /an et 74 kwh/m² Shon /an avec un coefficient de 3,20 et avec 565 m² de photopiles, le bâtiment serait à énergie positive Le rapport final de cette campagne de mesure sera téléchargeable gratuitement sur : www.enertech.fr