PREBAT 31 mars 2010 - Chambéry

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Journée PREBATvers des bâtiments à énergie positive

Mesurer la performance

des bâtimentsJean-Alain Bouchet

CETE Méditerranée

CHAMBERY – 31 mars 2010

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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

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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

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Les 3 niveaux de suivi :

3 niveaux d’approfondissement

Niveau 1 : suivi de consommation

Niveau 2 : suivi thermique global

Niveau 3 : suivi analytique lourd

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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 gestionnairesla 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

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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

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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

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Les 3 niveaux de suivi

3 niveaux d’instrumentation : Mesures Suivi conso Suivi global Suivi lourd

Comptage d’énergie

par usage (1)

Relevés saisonniers Relevés

hebdomadaires ou mensuels

Mesure pas de temps < horaire

EnregistrementHoraire (2)

Comptage thermique

Indicateurs de fonctionnement

(1) Usages réglementés de l’énergie : chauffage, climatisation, ECS, éclairage, auxiliaires ventilation, auxiliaires thermiques

(2) Compteurs munis de sorties à impulsion

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Les mesures : conditions climatiques internes et externes

(*) mesure dans les locaux les plus représentatifs à hauteur des voies respiratoires (séjours, chambre, cuisine, bureaux, salles de réunion, …).

Mesures Suivi conso Suivi global Suivi lourd

Température-Hygrométrie extérieure

Mesure horaire

(*) Température-Hygrométrie intérieure

Mesures ponctuelles

Mesure horaire

Ensoleillement horizontal global

donnée météo journalière données météo

journalière ou mesure horaire

Vitesse et direction du vent

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Les mesures : sous comptage énergie par usage

USAGES RT • 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

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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).

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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

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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, …)

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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)

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Plan de l’exposé :

1.Les niveaux de suivi

2.Les méthodes d’analyse

3.Réflexions sur la mission d’évaluation

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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

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Diagramme des flux (Sankey)Exemple chaudière gaz mixe et installation solaire

Apports internes

Apports solaires

Bch

Pertes systèmes chauffage - ECS

Pertes parois(y/c émetteurs)

Ubat. At .DH

ProductionSolaire

Pertes système solaire

Pertes stockage et bouclage ECS

Besoins ECS (y/c pertes distribution hors

bouclages)

Cch+

Cecs

VentilationPerméabilité

Ouverture baies

Appoint ECS

CC1

CC3

AmbianceTempératureHygrométrie

CG CC2

Energie(usage

thermique)

EnergieSolaire

Incidente

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Bilan en température

• apports thermiques <?> pertes thermiques

0 °c

2 °c

4 °c

6 °c

8 °c

10 °c

12 °c

14 °c

16 °c

18 °c

20 °c

22 °c

24 °c

26 °c

28 °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

Apports solaires

Apports internes

Chauffage

T extérieur

T intérieure moy

semaine

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« 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

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• Schéma de principeVMC

rejet

EF

EC

CC2

S

CC3

S

Chauffage

CC1

chaudière

CE1 CE2 CE3

+ Sondes autonomesTempératurehumidité

Gaz

S

CG

« Suivi thermique global » Exemple d’instrumentation

Solaire

Intérieur enveloppeLocal non chaufféextérieur

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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

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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

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L’évaluation une mission spécifique

Quels acteurs ?- Centres scientifiques et techniques

- Exploitant (commissionnement)

- Maître d’œuvre

- Certificateur

- AMO « évaluation » ?

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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- …