L analyse en coût global à l échelle d un territoire

L analyse en coût global à l échelle d un territoire Jacky FAILLY, Moulins Habitat Philippe OUTREQUIN, La Calade

Le contexte Moulins Habitat (OPH) pilote le dossier ANRU de rénovation des quartiers de Moulins Sud à Moulins sur Allier et du Plessis à Yzeure, pour le compte de Moulins Communauté. Ce PRU vise notamment à la réhabilitation de 1 962 logements répartis dans 63 bâtiments (132 1 m²). Une étude de diagnostic technique des bâtiments avait été faite qui présente l état des bâtiments (enveloppe et installations thermiques), recense autant que possible les consommations d énergie et fait des propositions techniques d amélioration. Les consommations d énergie à Moulins Sud sont les livraisons d un chauffage urbain aux sous stations sans décomposition de ces consommations par bâtiment ou par logement. Les consommations d énergie à Yzeure proviennent d une chaufferie collective au gaz. A l issue de l étude du BET, deux scenarii sont proposés par le BET : l un traitant d une réhabilitation a minima pour un montant de 1 M et l autre proposant un scenario ambitieux pour 22 M.

1. La typologie et le choix de bâtiments représentatifs Objectif : élaborer une stratégie énergétique optimale en fonction des nécessités techniques et des opportunités offertes Méthode : les bâtiments correspondent à des générations de construction bien ciblées une typologie des bâtiments a été élaborée pour aboutir au choix de 11 bâtiments types représentatifs : 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 Période 1972 1972 1968 1955 196 1979 1979 1979 197 197 1974 Bâtiments 3 4 3 2 2 3 3 3 6 16 16 Logements 19 12 158 36 48 17 222 182 286 269 362 Niveaux R+6 R+3 R+3 R+4 R+6 R+4 R+6 R+6 R+3 R+3 R+4 Energie CU CU CU CU CU CU CU CU CU CU GAZ

Vers un facteur 4 pour la réhabilitation énergétique des logements logements sociaux en Europe Thonier Champmilan Champins Nomazy Champmilan Nomazy Le Plessis

2. Prise en compte des données techniques disponibles Parois opaques Epaisseur en cm Λ (W/m K) R (m 2 K/ W) béton 1 1,75,6 polystyrène 1,5,42,36 vide d'air 8,5,16 brique 3,5,1 plâtre 1,5,35,4 R total en m 2 K / W Déperditions en W / m 2 K,89 1,13

Consommation d énergie des bâtiments représentatifs kg CO 2 / m 2 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Consommation d'énergie et émission de CO2 - PRU Tous les bâtiments apparaissent en classe énergétique E voire F, tous à plus de 23 kwhep/m² pour le chauffage et l ECS 5 1 15 2 25 3 35 4 Cons kwh / m 2

3. Elaboration d un scénario qui optimise le coût global pour chacun des bâtiments L objectif est de comparer les deux scenarii techniques proposés par le BET avec un scénario technico-économique visant à réduire le coût global des projets de réhabilitation pour chaque bâtiment représentatif Méthode : Reconstitution des deux scenarii proposés par les BET Définition d hypothèses d évolution des prix de l énergie, de la période de calcul Calage du modèle sur les coûts d investissement unitaire proposés par les BET Evaluation des deux scenarii à partir des 1 bâtiments représentatifs puis sur les 63 bâtiments du PRU Elaboration du scénario en coût global idem sur les 1 bâtiments puis sur le PRU

Des résultats très contrastés Avant travaux Scénario 1 Scénario 2 Scénario 3 (optimum) 1 9 8 Consommation d'énergie et émission de CO2 - Scenario 1 Consommation d énergie en kwh/m² Emission de CO 2 en kg/m² 263 61 193 45 1 23 16 37 7 6 5 4 3 2 1 5 1 15 2 25 3 35 4 Besoin en investissement 9,85 M 22,6 M 11,9 M Consommation d'énergie et émission de CO2 - Scenario 3 Coût d investissement par logement 5 1 11 6 6 1 1 9 8 7 6 Investissement en par kg CO2 évité 4,66 4,5 3,75 5 4 3 2 1 Facteur CO2 1,3 2,6 1,7 5 1 15 2 25 3 35 4 Coût global en /m² - an Perte de,3 Gain de 1,46

Consommation d énergie des bâtiments représentatifs à partir des trois scenarii Scénario par groupe de bâtiments 45 4 35 3 25 2 initial Scenario 1 Scenario 2 Scénario 3 15 1 5 Thonier BCD Thonier AEFG Champins HIK Champins AB Champins FG Nomazy KGJ Nomazy BDF Nomazy EIH Champmilan A Champmilan R Yzeure PRU Les économies de charges sont de 213 en moyenne par an et par logement pour le scénario optimisé (sans tenir compte des augmentations du prix de l énergie). Elles seraient de 333 avec le scénario 2 (maximal), soit 56 % de réduction supplémentaire mais avec un investissement accru de 9 %

Coût global des trois scenarii 2 PERTE Coût global énergétique par groupe de bâtiments 1-1 -2-3 -4-5 -6 GAIN Thonier BCD Thonier AEFG Champins HIK Champins AB Champins FG Nomazy KGJ Nomazy BDF Nomazy EIH Champmilan A Champmilan R Yzeure PRU S1 S2 S3 Le calcul d optimisation du parc de logements montre aussi que certains bâtiments présentent une rentabilité plus élevée et peuvent faire l objet d un effort plus important. Les scenarii 1 et 2 se caractérisent aussi par des projets qui, sans subvention, ne font pas apparaître de gain pour le couple locataire + bailleur.

L analyse en coût global pour définir une stratégie patrimoniale Alban CHARRIER, SAGECO Philippe OUTREQUIN, La Calade

La démarche retenue avec SAGECO Phases 1 2 3 4 5 6 7 8 Typologie du patrimoine des logements sociaux d un bailleur (ou d un territoire) Choix de bâtiments types représentatifs du parc par SAGECO : 29 bâtiments représentant 4 497 logements et 267 151 m² Analyse de la consommation d énergie de ces bâtiments suite à une étude thermique Elaboration de scenarii réalistes techniquement ainsi que socialement et architecturalement acceptables pour la réhabilitation énergétique de ces bâtiments menée avec les responsables techniques de SAGECO Recherche d'un optimum microéconomique en fonction des options techniques possibles Elaboration de scenarii alternatifs Choix des solutions optimales pour chaque bâtiment Elaboration d un processus itératif visant à définir une stratégie optimale pour le parc étudié Elaboration d un projet de programme

Emission de CO 2 en kg/m² Vers un facteur 4 pour la réhabilitation énergétique des logements sociaux en Europe Analyse énergétique de 29 bâtiments représentatifs du patrimoine de SAGECO 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 B C D E F G 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5 Consommation d énergie primaire en kwhep/m² G F E D C B Le chauffage et l ecs consomment 225 kwh/m², soit 26 kwhep/m², ce qui situe le parc en moyenne en classe E pour l énergie. Les émissions de CO 2 sont en moyenne de 4 kg CO2/m², soit également en classe E. 1 bâtiment pourrait obtenir l étiquette énergie C, 8 l étiquette D, 17 l étiquette E et 4 l étiquette F.

Bâtiment AB Di Br RA Be Ca Mo Ro Or Po So Ke Te Bl CHAUFFAGE Véranda, solaire passif VMC simple flux VMC hygroréglable O O O O O O O VMC double flux avec R = 75 % O Double vitrage Uw = 2,5 X Déjà installé X Menuiseries performantes Uw = 1,6 O O O O O O O O O O O O O O Menuiseries très haute performance Uw = 1,1 O O O O O O O O O O O O O O Isolation des murs par l'intérieur O O O O O Isolation des murs par l'extérieur - 1 cm O O O O O X O O O Part des façades concernées (indiquer le %) 9% 9% 8% 75% 6% 1% 9% 9% 9% Isolation renforcée des murs par l'extérieur - 2 cm O O O O O O O O O Isolation renforcée des murs par l'extérieur - 3 cm O O O O O O O O O Isolation toiture - terrasse O O O O O O O Isolation combles perdus O O O O O O Isolation combles habitables O Isolation planchers bas O O O O O O O O O O O O O O Changement de chaudière O O O O Chaudière à condensation O O O O Installation d'un chauffage central O O Rénovation de la sous station réseau de chaleur O O O X O O O O Equilibrage de l'installation O O O X X O O O O O O O Compteurs individuels Système de régulation O O O X O O O O O O O O O O Robinets thermostatiques Changement de brûleurs O O O O Pompes à chaleur Pompes à chaleur géothermales Calorifugeage des tuyauteries O O O O O O O O O O O O O O Changement de comportement des usagers O O O O O O O O O O O O O O EAU CHAUDE SANITAIRE Chauffe eau solaire X Rénovation chaudière ou sous station O O O x O O O O O O O O Calorifugeage des installations O O O X O O O O O O O O O O Installation ECS semi instantanée O O O O Compteurs individuels Déjà mis en place Economie d'énergie par des économies d'eau chaude O O O O O O O O O O O O O O Remplacement chauffe bain ou chauffe eau

Etat initial Vers un facteur 4 pour la réhabilitation énergétique des logements sociaux en Europe Isolation des murs par l'extérieur - 1 cm Lampes basse consommation (dans les logements) Calorifugeage des installations (ECS) Isolation planchers Changement de comportement des usagers Isolation toiture - terrasse Une méthode de calcul par itération Economie d'énergie par des économies d'eau chaude Calorifugeage des tuyauteries (chauffage) Régulation Equilibrage de l'installation Rénovation de la sous station Chuffe eau solaire VMC hygroréglable Menuiseries performantes Uw = 1,6 CEP (kwh/m²) 231 159 159 151 147 137 132 128 125 121 119 18 87 81 7 BNA ( /m²) -,56 -,83-1,2-1,13-1,42-1,43-1,45-1,34-1,12 -,88 -,57 -,16 +,35 + 1,96 Investissement ( /logement) 3 151 3 24 3 256 3 349 3 42 3 556 3 69 3 819 4 81 4 291 5 79 6 182 6 97 9 71 Facteur CO2 1, 1,4 1,4 1,5 1,5 1,6 1,7 1,75 1,8 1,8 1,9 2, 2,5 2,6 3,

6, 5, 4, Vers un facteur 4 pour la réhabilitation énergétique des logements sociaux en Europe Evolution du bilan net actualisé et du facteur CO2 en fonction des choix de réhabilitation énergétique (CEP) Optimum microéconomique (couple bailleur + locataire) 12 1 8 6 Niveau d'investissement (INV)en /logement INV 3, 2, Evolution du facteur CO2 BNA F4 4 2 1, Consommation d'énergie primaire en kwhp/m², 5 1 15 2 25-1, 5 1 15 2 25 Consommation d'énergie primaire en Optimisation du gain en CO2-2, 2,5 2, Economie de charges pour les locataires en /logement - an Consommation d'énergie primaire en 5 1 15 2 25-5 -1-15 -2 Gain locataires -25-3 -35-4 1,5 1,,5 Kg CO2 évité par m² - an,, 2, 4, 6, 8, 1, 12, 14, 16, 18, -,5-1, -1,5 Coût global actualisé en euro/m² - an -2,

1 Que faire? Calcul de l optimum pour chaque bâtiment : L optimum microéconomique (solution qui minimise le coût global) requiert un investissement de 4 euros en moyenne par logement avec un minimum de 1 1 pour certains immeubles et jusqu à 7 par logement. La consommation d énergie primaire atteint, à l issue de cette optimisation, un niveau moyen équivalent à l étiquette C : 132 kwh /m² en moyenne pour le chauffage et l eau chaude sanitaire, à comparer aux 26 kwh avant travaux (2 bâtiments obtiendraient l étiquette énergie B, 17 l étiquette C et 11 l étiquette D. Les émissions de CO 2 se réduisent à 17 kg CO 2 /m² correspondant à un facteur CO 2 de 2,1. Les charges des ménages se réduisent en moyenne de 39 par an et par logement sans tenir compte des hausses attendues des prix de l énergie ; avec les hypothèses d augmentation des prix retenues, l économie de charges atteindrait en moyenne 47 par an et par logement. Le bilan net actualisé est la somme de la valeur nette actualisée des investissements et des économies d exploitation : ce bilan fait apparaître une économie annuelle ou un gain pour le couple bailleur + locataire de 4,34 par m² et par an.

2 Peut-on hiérarchiser les interventions? Bat. Ti. Plusieurs bâtiments fournissent un gain important à l optimum (supérieur à 5 /m² - an) tout en n exigeant pas des investissements trop lourds à la tonne de carbone évitée (inférieur à 3 investis par kg de CO 2 évité par an).

5 45 4 35 Vers un facteur 4 pour la réhabilitation énergétique des logements sociaux en Europe 3 - Peut-on aller plus loin? À quels coûts? Evolution des consommations d'énergie (chauffage et ECS) en kwhep/m² en fonction du coût d'investissement par logement E volution (euro) des consom m ations d'énergie (c hauffage et ECS ) en kw hep/m ² Scénario Optimum microéconomique en fonction du c oût d'investiss em ent par logem ent (euro) Scénario "8 k W hep/m ²" 5 45 4 3 25 2 15 1 5 35 3 25 2 15 1 CEP initial CEP optimal CEP initial : 254 kwhep/m² CEP optimal : 132 kwhep/m² 5 2 4 6 8 1 5 1 15 2 Coût moyen d'investissement : 437 /logement Coût m oyen d'investis sem ent : 9265 /logem ent CEP initial CEP 8 kw h/m ² CEP initial : 254 kw hep/m ² CEP "8 kw h" : 97 kw hep/m ² Scenarii Investissement (M ) CEP (kwhep/m²) Economie d'énergie (GWh/an) CO 2 évités (tonnes/an) Economie de charges (M /an) Gain M /an (BNA) Optimum microéconomique 18,5 132 32,6 5 579 2,16 1,16 Scénario technique 46,3 9 43,9 7 4 2,61,42

4 Peut-on hiérarchiser les bâtiments sur lesquels intervenir pour aller plus loin? Répartition des bâtiments selon la rentabilité microéconomique des projets et l'intérêt d'un scénario 8 kwh/m² 16 BNA en /m² - an 14 12 1 8 6 4 2 1 2 3 4 5 6 Effort pour atteindre le min. technique en /m² - an

5 Jusqu où aller? Eviter les investissements contre productifs dont le coût global final est supérieur au coût global initial : dans ce cas l investissement est un poids microéconomique et introduit une baisse du «pouvoir d achat» du couple locataire + bailleur Une politique de subvention peut certes rendre rentable l opération pour le couple bailleur + charge mais constitue finalement une charge nette pour la société 6, 5, 4, 3, 2, 1,, -2, Evolution du bilan net actualisé et du facteur CO2 en fonction des choix de réhabilitation énergétique (CEP) Evolution du facteur CO2 Consommation d'énergie primaire en kwhp/m² 5 1 15 2 25-1, BNA F4 Dans le cas présenté et dans les hypothèses de prix retenues, le niveau minimal de consommation acceptable pour la collectivité serait de 9 kwh/m² et ceci même si les solutions techniques peuvent nous amener à 5 kwh/m². Par l analyse des solutions techniques successives, on peut toutefois se donner des marges de manœuvre en analysant comment les techniques qui «détériorent» le coût global aujourd hui peuvent être davantage compatibles demain, en fonction de l évolution des prix de l énergie et des investissements.

6 Sensibilité des résultats (1) Sensibilité au taux d actualisation : l impact de la norme (a = 4 %) Evolution du bilan net actualisé et du facteur CO2 en fonction des choix de réhabilitation énergétique (CEP) Evolution du bilan net actualisé et du facteur CO2 en fonction des choix de réhabilitation énergétique (CEP) 7, 7, 6, 6, 5, 4, Evolution du facteur CO2 3, 2, 1,, -1, 5 1 15 2 25 Consommation d'énergie primaire en kwhp/m² -2, -3, -4, -5, BNA F4 5, 4, Evolution du facteur CO2 3, 2, 1, Consommation d'énergie primaire en kwhp/m², -1, 5 1 15 2 25-2, -3, -4, BNA F4-6, -5, a = 2 % a = 4 % Consommation d énergie optimale

6 Sensibilité des résultats (2) Sensibilité au prix de l énergie (augmentation réelle annuelle) Evolution du bilan net actualisé et du facteur CO2 en fonction des choix de réhabilitation énergétique (CEP) Evolution du bilan net actualisé et du facteur CO2 en fonction des choix de réhabilitation énergétique (CEP) 7, 6, 5, 7, 6, 4, 3, 2, Evolution du facteur CO2 5, 4, Evolution du facteur CO2 1,, -1, 5 1 15 2 25 Consommation d'énergie primaire en kwhp/m² -2, BNA F4 3, 2, 1, Consommation d'énergie primaire en kwhp/m² BNA F4-3, -4, -5,, 5 1 15 2 25-1, -6, -2, p = 4 % p = % Consommation d énergie optimale