Journée PREBAT vers des bâtiments à énergie positive Mesurer la performance des bâtiments Jean-Alain Bouchet CETE Méditerranée CHAMBERY 31 mars 2010
Mesurer la performance des bâtiments Plan de l exposé : 1. Les 3 niveaux de suivi 2. Les méthodes d analyse 3. Réflexions sur la mission d évaluation
Comment évaluer la performance réelle d un bâtiment? 1) Évaluer en phase d exploitation (2 ans) 2) Considérer le système 1) Bâtiment & équipements 2) Occupants & gestionnaires 3) Climat local & contraintes du site 3) Choisir le niveau d approfondissement
Les 3 niveaux de suivi : 3 niveaux d approfondissement Niveau 1 : suivi de consommation Niveau 2 : suivi thermique global Niveau 3 : suivi analytique lourd
Niveau 1 : «suivi de consommations» But : Quantifier les consommations d énergie par usage (Chauffage, climatisation, ECS, éclairage, auxiliaires thermiques) + productions d énergie Objectifs : sensibiliser les occupants et gestionnaires la RT 2005 impose un dispositif permettant de suivre les consommations : surface traitée de plus de 400 m2 : chauffage, refroidissement, ventilation surface éclairée de plus de 1000 m2 : éclairage restauration de plus de 200 couverts par jour et hébergement plus de 40 lits : ECS La RT 2012 va étendre ces obligations
Niveau 2 : «suivi thermique global» But = Suivi de consommation (niveau1) + IDENTIFICATION DES BESOINS THERMIQUES : Etablir le bilan thermique de l enveloppe du bâtiment (déperditions et apports) Quantifier les besoins d ECS (si besoins ECS significatifs) + Evaluer le confort thermique en particulier l été Objectif : caractériser la performance réelle
Niveau 3 : «Suivi analytique lourd» But = Suivi thermique global + 1. Identifier finement la dynamique des besoins thermiques (chaud et froid) 2. Évaluer le fonctionnement réel des systèmes thermiques (production, distribution, gestion) ; ex : répartition chaleur poêle bois, régulation ventilation,.. 3. Caractériser les rendements des générateurs à faible charge et à fonctionnement intermittent. Objectif : connaître le fonctionnement réel de bâtiments ou systèmes innovants
Les 3 niveaux de suivi 3 niveaux d instrumentation : Mesures Suivi conso Suivi global Suivi lourd Comptage d énergie par usage (1) Comptage thermique Indicateurs de fonctionnement Relevés saisonniers Relevés hebdomadaires ou mensuels Mesure pas de temps < horaire Enregistrement Horaire (2) (1) Usages réglementés de l énergie : chauffage, climatisation, ECS, éclairage, auxiliaires ventilation, auxiliaires thermiques (2) Compteurs munis de sorties à impulsion
Les mesures : conditions climatiques internes et externes Mesures Suivi conso Suivi global Suivi lourd Température- Hygrométrie extérieure (*) Température- Hygrométrie intérieure Ensoleillement horizontal global Vitesse et direction du vent Mesures ponctuelles donnée météo journalière Mesure horaire Mesure horaire données météo journalière ou mesure horaire (*) mesure dans les locaux les plus représentatifs à hauteur des voies respiratoires (séjours, chambre, cuisine, bureaux, salles de réunion, ).
Les mesures : sous comptage USAGES RT énergie par usage par chaufferie : chauffage, ECS, climatisation, auxiliaires thermiques moteurs ventilation par tableau ou CTA éclairage par tableau Sous-compteur départ direct de plus de 80 A (tertiaire) Cas particuliers : Générateur mixtes, PAC réversibles = consommations tous usages Générateur bois : estimation quantités de bois brûlées par usager Chaudière individuelle Gaz réseau : comptage général Gaz avec estimation forfait gaz cuisson GPL : mise en place d un compteur gaz sur chaudière
Les mesures : comptages thermiques Énergie délivrée par les générateurs thermiques par usage de l énergie (chauffage, ECS, froid) peut regrouper plusieurs générateurs de même type Besoins ECS : compteur thermique et volumique Cas particuliers : Le comptage de calories n est pas possible sur les distributions par air. Les PAC réversibles font l objet d un comptage du froid et du chaud si l ECS n est pas un poste spécifique de la RT (ex bureaux ) seul un comptage global est nécessaire (sous comptage électrique, volume d eau chaude consommée).
Les mesures : autres Systèmes de production de chaud ou de froid Température Etats de fonctionnement Systèmes de ventilation Température-hygrométrie Débits ponctuels Pressions (continu) (1) Etanchéité à l air des bâtiments Mesure infiltrométrie (2) (1) possibilité de mesurer en continu les débits par anémomètre à hélice (0.3 20 m/s) ou par transmetteur de pression (25-200Pa) (2) Avec si possible thermographie infra rouge ou poire à fumée
Les mesures L instrumentation est variable d une opération à l autre selon : 1. L intérêt d une évaluation fine de certains systèmes 2. Les types d équipements 3. L usage et la taille du bâtiment 4. Les modalités de recueil des mesures Capteurs autonomes + relevés compteurs par le gestionnaire Capteurs/compteurs raccordés à une centrale d acquisition indépendante des GTC Télésuivi (modem, IP, GSM, )
Les mesures La mise en œuvre d une instrumentation est délicate : 1. Intégrer le plus en amont possible (APD) pour éviter des surcoûts et responsabiliser la maîtrise d œuvre 2. Assister les entreprises et coordonner les lots (CVC courants faibles courants forts EnR - ) 3. Vérifier le bon fonctionnement (commissionnement)
Mesurer la performance des bâtiments Plan de l exposé : 1.Les niveaux de suivi 2.Les méthodes d analyse 3.Réflexions sur la mission d évaluation
Les enquêtes Le recueil d information porte sur : 1. Les conditions d utilisation du bâtiment Les usagers Périodes d occupation Utilisation des baies ( ouvertures) Utilisation des protections solaires et lumineuses 2. L appréciation du confort Qualification de l ambiance (ressenti) Qualification de la satisfaction 3. Les données de gestion Exploitation des chaufferies Entretien
Diagramme des flux (Sankey) Exemple chaudière gaz mixe et installation solaire Pertes systèmes chauffage - ECS Apports solaires Apports internes Ventilation Perméabilité Ouverture baies Energie (usage thermique) CG Cch + Cecs Bch CC2 Appoint ECS CC3 Ambiance Température Hygrométrie Pertes stockage et bouclage ECS Pertes parois (y/c émetteurs) Ubat. At.DH Energie Solaire Incidente Production Solaire Pertes système solaire CC1 Besoins ECS (y/c pertes distribution hors bouclages)
Bilan en température apports thermiques <?> pertes thermiques 28 c 26 c 24 c 22 c 20 c 18 c 16 c 14 c 12 c 10 c 8 c Apports solaires Apports internes Chauffage T extérieur T intérieure moy 6 c 4 c 2 c 0 c 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 semaine
«Suivi thermique global» Exemple d instrumentation Maison individuelle à Gigean (34) Constructeur de maison individuelle Isolation renforcée (Ubatréf 34%) : Bloc de béton cellulaire + ITI polystyrène extrudé 10 cm + hourdis polystyrène + plancher intermédiaire avec rupteurs toit terrasse panneaux PU 10 cm vitrages 4-16-4 argon Perméabilité à l air par défaut (1,3 m3/hm2) VMC hygo B Micro Watt (11,5 W) Gaz condensation (ventouse) ECS solaire (5 m2) appoint gaz C = 32 kwhep/m2
«Suivi thermique global» Exemple d instrumentation Schéma de principe VMC rejet extérieur Local non chauffé S Intérieur enveloppe EC Solaire Gaz CG EF CC1 CC3 S chaudière S CC2 Chauffage + Sondes autonomes Température humidité CE1 CE2 CE3
Mesurer la performance des bâtiments Plan de l exposé : 1. Les niveaux d approfondissement de suivi 2. Les méthodes d analyse 3. L évaluation une mission spécifique
L évaluation une mission spécifique Contenus : 1. Constat de consommation/confort 2. Identification des caractéristiques thermiques in situ et leur comparaison avec les caractéristiques théoriques 3. Proposition de pistes d amélioration 4. Capitalisation et mise en réseau de l expérience
L évaluation une mission spécifique Quels acteurs? - Centres scientifiques et techniques - Exploitant (commissionnement) - Maître d œuvre - Certificateur - AMO «évaluation»?
L évaluation une mission spécifique Quels outils développer? - Méthodologies - Instrumentation standardisée «niveau suivi thermique global» - Outils d analyse des données (ex: calcul des bilans thermiques) - Cadres de retour d expérience -