Formation Bâtiment Durable : Rénovation durable: aperçu Bruxelles Environnement APPROCHE DU BÂTIMENT DURABLE À TRAVERS L ÉNERGIE. Anne-Laure MAERCKX CENERGIE
Objectif(s) de la présentation Présenter les principaux points d attention lors d une réflexion autour de la gestion de l énergie d un bâtiment en rénovation 2
Plan de l exposé Suivre la logique du Trias Energetica: pourquoi et comment? Etude de faisabilité analyse coûts bénéfices Diminuer les besoins: performances de l enveloppe Energies renouvelables Techniques efficaces Monitoring Conclusions 3
Le Trias Energetica Diminuer la demande - Travail de l enveloppe Utiliser des sources d énergie renouvelable Utiliser les énergie fossiles de façon rationnelle = Assurer le confort thermique, respiratoire et visuel au moindre coût énergétique 4
Le Trias Energetica - Réalité du terrain Utiliser les énergie fossiles de façon rationnelle Diminuer la demande - Travail de l enveloppe Utiliser des sources d énergie renouvelable En pratique, on intervient souvent d abord sur les systèmes (rénovation de chaufferie, changement de l éclairage, ) avant de rénover l enveloppe - Raisons budgétaires - Raisons urbanistiques 5
Le Trias Energetica - Réalité du terrain Le travail sur l enveloppe permet de diminuer les besoins, donc le dimensionnement des installations techniques. Une approche phasée est importante pour ne pas compromettre les performances futures du bâtiment Étude de faisabilité (différents niveaux de performances) et proposition de phasage 6
Exemple d étude de faisabilité Rénovation lourde d un bâtiment: quelle stratégie adopter? Simulations dynamiques évaluant plusieurs scénarios basse énergie passif passif + renouvelable analyse des investissements 7
Energieverbruiken (kwh) Energieverbruiken (kwh) Exemple d étude de faisabilité analyse des consommations Electricité totale 120.000 100.000 80.000 60.000 40.000 20.000 0-20.000-40.000-60.000 Combustible total Elektriciteit apparatuur 37.914 37.914 37.914 37.914 Elektriciteit verlichting 40.696 32.571 26.381 26.381 Elektriciteit ventilatie 120.000 3.224 6.448 6.448 6.448 Elektriciteit koeling 21.241 2.763 2.763 3.545 Elektricteitsverbruik WP 0 0 0 6.792 Prod. groene stroom 100.000 0 0 0-36.504 Totaal elektriciteit 103.075 #N/A 79.696 #N/A 73.506 #N/A 44.576 #N/A 80.000 Referentie LE PH PH + DE 60.000 40.000 20.000 0 Referentie LE PH PH + DE Brandstof verwarming 113.245 35.298 25.442 0 8
Energieverbruiken (kwh) Exemple d étude de faisabilité analyse des consommations Consommation totale du bâtiment 400.000 350.000 300.000 250.000 200.000 150.000 100.000 50.000 0-50.000-100.000 Referentie LE PH PH + DE Elektriciteit totaal 103.075 79.696 73.506 81.080 Brandstof totaal 113.245 35.298 25.442 0 Prod. groene stroom 0 0 0-36.504 Totaal primaire energie 370.933 #N/A 234.538 #N/A 209.207 #N/A 111.440 #N/A Analyse financière: comparaison des différents scénarios (Sur)investissements Coûts de consommation et d entretien TRI simple, TRI en tenant compte de l évolution du coût de l énergie, VAN 9
Diminuer la demande - Travail de l enveloppe = Concevoir l enveloppe du bâtiment pour: Limiter les besoins de chaleur en hiver Limiter les besoins de refroidissement en été Limiter les besoins d éclairage 10
Limiter les besoins de chaleur Objectif 1: diminuer les pertes par transmission Assurer une bonne compacité Haut niveau de performances des parois opaques des fenêtres Gérer les ponts thermiques Objectif 2: diminuer les pertes par infiltration Assurer une bonne étanchéité à l air Objectif 3: optimiser les apports solaires et l éclairage naturel Orientation et surface des fenêtres Performances des vitrages 11
Limiter les besoins de chaleur Objectif 1: diminuer les pertes par transmission Assurer une bonne compacité Haut niveau de performances des parois opaques des fenêtres Gérer les ponts thermiques Objectif 2: diminuer les pertes par infiltration Assurer une bonne étanchéité à l air Objectif 3: optimiser les apports solaires et l éclairage naturel Orientation et surface des fenêtres Performances des vitrages 12
Case study: Luther Compacité:» maison mitoyenne bruxelloise» Compacité: 1,6 Diminuer la demande - Travail de l enveloppe Crédit Photo: J. Kessler Crédit Photos: J. Kessler 13
Limiter les besoins de chaleur Objectif 1: diminuer les pertes par transmission Assurer une bonne compacité Haut niveau de performances des parois opaques des fenêtres Gérer les ponts thermiques Objectif 2: diminuer les pertes par infiltration Assurer une bonne étanchéité à l air Objectif 3: optimiser les apports solaires et l éclairage naturel Orientation et surface des fenêtres Performances des vitrages 14
Case study: Luther Diminuer la demande - Travail de l enveloppe Isolation par l intérieur (façade avant) et par l extérieur (façade arrière) Performances des parois Objectif de performance énergétique Passif Façade avant U = 0,138 W/m².K PUR: 12 cm Façade arrière U = 0,101 W/m².K EPS: 30 cm Toiture Toiture en pente: U = 0,124 W/m².K Toiture plate: U : 0,072 W/m².K PU?? Dalle sur sol U = 0,094 W/m².K PIR: 24 cm Fenêtres Triple vitrage Ug = 0,6 W/m².K, Châssis: Uf = 0,66 W/m².K 15 Crédit Photos: J. Kessler
Limiter les besoins de chaleur Objectif 1: diminuer les pertes par transmission Assurer une bonne compacité Haut niveau de performances des parois opaques des fenêtres Gérer les ponts thermiques Objectif 2: diminuer les pertes par infiltration Assurer une bonne étanchéité à l air Objectif 3: optimiser les apports solaires et l éclairage naturel Orientation et surface des fenêtres Performances des vitrages 16
Case study: Luther Source: Formation Bâtiment durable Rénovation à haute performance énergétique: détails techniques BATEX : points clefs et solutions pratiques - retour architecte. Julien KESSLER Crédit Plans: J. Kessler 17
Case study: Luther raccord façade et mur mitoyen 3 cas: retour isolant 0cm/30cm/60cm Risque de condensation et de détérioration (moisissure, isolation, ) Risque limité car VMC (ventilation permanente) et voisin chauffé :3 :14 Ψ: 0,245 W/mK Tmin projet : 15,5 Tmin voisin : 12,5 (13 ) Ψ: 0,077 W/mK Tmin projet : 18,2 Tmin voisin : 12 Ψ: 0,017 W/mK Tmin projet : 19,2 Tmin voisin : 12 Source: Formation Bâtiment durable Rénovation à haute performance énergétique: détails techniques BATEX : points clefs et solutions pratiques - retour architecte. Julien KESSLER Crédits : J. Kessler 18
Diminuer la demande - Travail de l enveloppe Limiter les besoins de chaleur Pertes par transmission: Bonne compacité Haut niveau d isolation» Isolation par l extérieur (idéal)» Isolation par l intérieur (! Noeuds constructifs) [029_V_Woestyn] Valeur U parois opaques (indicatif) Fenêtres (Très) Basse énergie 0,20 W/m².K 12 cm PUR ou 20 cm cellulose Double vitrage + châssis performant Triple vitrage + châssis passif Passif 0,10 W/m²K 28 cm PUR ou 40 cm cellulose Triple vitrage + châssis passif 19
Limiter les besoins de chaleur Objectif 1: diminuer les pertes par transmission Assurer une bonne compacité Haut niveau de performances des parois opaques des fenêtres Gérer les ponts thermiques Objectif 2: diminuer les pertes par infiltration Assurer une bonne étanchéité à l air Objectif 3: optimiser les apports solaires et l éclairage naturel Orientation et surface des fenêtres Performances des vitrages 20
Case study: Luther Test Blower Door: Valeur obtenue (septembre 2014): n 50 = 0,62h -1 Retour d expérience: Importance des détails, de la coordination, définition du volume étanche à l air (porte d entrée existante) Crédit Photos et Plans: J. Kessler 21
Diminuer la demande - Travail de l enveloppe Limiter les besoins de chaleur Pertes par infiltration : Bonne étanchéité à l air» Niveau à atteindre fonction de l objectif énergétique visé» Objectifs plus faciles à atteindre en isolation par l extérieur Indicateur Valeurs clés [068_Loi 42] n50 0,6 (passif) 1,0-3 ((très) basse énergie) 7,8 (valeur par défaut) 22
Limiter les besoins de chaleur Objectif 1: diminuer les pertes par transmission Assurer une bonne compacité Haut niveau de performances des parois opaques des fenêtres Gérer les ponts thermiques Objectif 2: diminuer les pertes par infiltration Assurer une bonne étanchéité à l air Objectif 3: optimiser les apports solaires et l éclairage naturel Orientation et surface des fenêtres Performances des vitrages 23
Case study: Luther Ventilation: Système D: ventilation double flux avec récupération de chaleur Optimisation des apports solaires: Situation existante: pas d adaptations en façade avant Façade arrière: adaptations pratiques (accès terrasse, alignement, ) Toiture: lucarne, fenêtres de toit (grenier transformé en logement) Crédit Plans: J. Kessler 24
Diminuer la demande - Travail de l enveloppe Limiter les besoins de chaleur Pertes par ventilation: VMC double flux Système C/ système C+ [084_Traversière] Optimisation des apports solaires: orientation du bâtiment, surfaces vitrées, [081_Archives] 25
Limiter les besoins de refroidissement Objectif 1: limiter les charges solaires Orientation et surface du vitrage Protections solaires Objectif 2: limiter les charges internes Eclairage Objectif 3: Permettre un refroidissement passif Assurer une grande inertie thermique Permettre une ventilation naturelle 26
Limiter les besoins de refroidissement Objectif 1: limiter les charges solaires Orientation et surface du vitrage Protections solaires Objectif 2: limiter les charges internes Eclairage Objectif 3: Permettre un refroidissement passif Assurer une grande inertie thermique Permettre une ventilation naturelle 27
Case study: Nys Diminuer la demande - Travail de l enveloppe Rénovation: bureaux et lofts Crédit Plans: Lahon & Partners 28
Case study: Nys Diminuer la demande - Travail de l enveloppe Optimisation des surfaces vitrées dans l orientation existante Protections solaires extérieures fixes Crédit photos : Lahon & Partners 29
Limiter les besoins de refroidissement Objectif 1: limiter les charges solaires Orientation et surface du vitrage Protections solaires Objectif 2: limiter les charges internes Eclairage Objectif 3: Permettre un refroidissement passif Assurer une grande inertie thermique Permettre une ventilation naturelle 30
Case study: Nys Diminuer la demande - Travail de l enveloppe Lumière naturelle 2,3 W/m².100lux en moyenne Crédit photos : Lahon & Partners 31
Diminuer la demande - Travail de l enveloppe Limiter les besoins de refroidissement Surtout dans le tertiaire! Limiter les charges internes Eclairage/relighting Bureautique Occupation [040_Aeropolis II] Limiter les charges solaires Protections solaires extérieures» Fixes» Mobiles! Permis d urbanisme 32 [009_Nys]
Limiter les besoins de refroidissement Objectif 1: limiter les charges solaires Orientation et surface du vitrage Protections solaires Objectif 2: limiter les charges internes Eclairage Objectif 3: Permettre un refroidissement passif Assurer une grande inertie thermique Permettre une ventilation naturelle 33
Case study: Nys Diminuer la demande - Travail de l enveloppe Accessibilité de la masse thermique Ventilation hybride effet cheminée Crédit photos : Lahon & Partners 34
Case study: Nys Diminuer la demande - Travail de l enveloppe Crédit photos : Lahon & Partners 35
Diminuer la demande - Travail de l enveloppe Limiter les besoins de refroidissement Surtout dans le tertiaire! Assurer une grande inertie thermique Conserver une structure portante lourde existante et la rendre accessible [009_Nys] Permettre une ventilation naturelle, un refroidissement passif 36
Diminuer la demande - Travail de l enveloppe Limiter les besoins d éclairage Surtout dans le tertiaire! Optimiser la pénétration de la lumière naturelle [040_Aeropolis II] Optimiser l éclairage artificiel [040_Aeropolis II] 37
Utiliser des sources d énergie renouvelable En fonction des sources disponibles sur le site: Energie solaire Solaire thermique Solaire photovoltaïque 38 [065_Marly]
Utiliser des sources d énergie renouvelable Air PAC Daikin Night-cooling/Free cooling Free-chilling Baltimore 39
Utiliser des sources d énergie renouvelable Sol Puits canadien Géothermie [040_Aéropolis II] Terra Energy Bio-masse Pellets Ökofen 40
Utiliser les énergie fossiles de façon rationnelle Production / distribution/ émission / régulation = 4 éléments sur lequels il faut agir pour obtenir un système performant Energie+ Rendement η des systèmes : Un rendement élevé = moins de consommations pour un même niveau de confort η global = ηproduction * ηrégulation *η distribution * ηémission 41
Utiliser les énergie fossiles de façon rationnelle Production / distribution/ émission / régulation Choix du vecteur énergétique: facteur de conversion énergie primaire Gaz: 1 Electricité: 2,5 Bio-masse: 0,32 42
Utiliser les énergie fossiles de façon rationnelle Production / distribution/ émission / régulation Choix du fluide caloporteur: Eau ou air (ventilation) Energie+! Attention au dimensionnement sur base des nouveaux besoins 43
Utiliser les énergie fossiles de façon rationnelle Distribution/ émission Souvent repris de la situation existante : fonctionnement en basse température d éléments surdimensionnés par rapport aux nouveaux besoins 44
Utiliser les énergie fossiles de façon rationnelle Elément souvent négligé, il permet cependant d assurer Régulation le fonctionnement optimal des installations de faibles consommations d énergie! Régulation adaptée aux nouveaux besoins/ aux nouveaux systèmes 45
Suivi du bâtiment Monitoring Pour vérifier le bon fonctionnement des installations, leur suivi est indispensable En phase de (re)mise en route du bâtiment : fine tuning En phase d exploitation: suivi des consommations, calcul de l économie réellement réalisée par rapport à la situation initiale 46
Suivi du bâtiment Monitoring En phase d exploitation: suivi des consommations Cenergie 47
Suivi du bâtiment Monitoring En phase d exploitation: suivi des consommations Cenergie 48
Suivi du bâtiment Campagnes de mesures Les campagnes de mesures permettent, sur base de mesures précices (températures, HR, débits, ): De vérifier le bon fonctionnement des installations De vérifier dans quelle mesure le confort est atteint De déterminer les endroits où agir pour améliorer la situation D optimiser la régulation 49
Suivi du bâtiment Campagnes de mesures Exemple: Aéropolis efficacité de la récupération de chaleur/d humidité conformité avec les demandes au niveau de la régulation Mise à l arrêt de l installation à 21h15 Reprise à 3h00 Régulation non conforme à l occupation Faible récupération de chaleur et d humidité. Déséquilibre entre pulsion et extraction (mauvais réglage des ventilateurs) 50
Conclusions Trias Energetica = base de la conception des bâtiments énergétiquement performants Trias Energetica sur le terrain: Attention à ne pas compromettre le futur du bâtiment Nombreux points d attention liés les uns aux autres, imbrication enveloppe et techniques importance d un processus itératif, allers-retours Ex: compacité vs optimisation des apports solaires/éclairage naturel vs éclairage artificiel Ex: haut niveau d isolation vs inertie thermique vs refroidissement passif 51
Outils, sites internet, etc intéressants : Les Batex sur le site de Bruxelles Environnement: http://www.environnement.brussels/thematiques/b atiments/sinspirer-des-batiments-exemplaires Energie plus: http://www.energieplus-lesite.be/ Références Guide Bâtiment durable : Thématique Energie du Guide Bâtiment Durable - www.bruxellesenvironnement.be/guidebatiment durable 52
Ce qu il faut retenir de l exposé La logique du Trias Energetica Importance d une étude de faisabilité reprenant différents scénarios de performances Diminuer la demande - Travail de l enveloppe Utiliser des sources d énergie renouvelable Utiliser les énergie fossiles de façon rationnelle L importance du suivi des installations une fois le bâtiment mis en route Suivi du bâtiment 53
Mon projet de rénovation durable devrait intégrer : Une étude de faisabilité déterminant le niveau de performances visé au moyen d outils de simulation (PHPP, simulation dynamique, ) les moyens pour y parvenir moyens techniques: isolation, étanchéité à l air, gestion des noeuds constructifs, remplacement des installations techniques, moyens financiers (étude coûts-bénéfices) La mise en oeuvre des mesures de l étude de faisabilité en intégrant, dans les simulations, les modifications apportées en cours de chantier pour éviter des mauvaises surprises (niveau visé pas atteint, ) 54
Contact Anne-Laure MAERCKX Conseillère en construction durable : 02/513.96.13 E-mail : anne_laure.maerckx@cenergie.be 55