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daniel quenard

Dpt Enveloppe & Revêtements

Séminaire ADEME PUC CSTB Valbonne 12 octobre 2007

Programme de Recherche et d’expérimentation sur l’Energie dans le Bâtiment (PREBAT)

COMPARAISON INTERNATIONALEBATIMENT ET ENERGIE:

Les Innovations Technologiques

Sommaire

1) Recensement des Innovations2) Sélection des Innovations (« briques technologiques »)

3) Les 13 sélectionnées - Rappel – SWOT – Transposition en France

4) Conclusion5) Prospective

Définition

Une "brique technologique" désigne un élément ou un sous-ensemble nécessaire à la réalisation du système bâtiment.

Une brique technologique peut donc être- un composant,- un équipement - ou un sous ensemble.

Recensement

Etudes et Sites Nord-Américains- ACEEE (American Council for an Energy-Efficiency Economy)

72 technologies et bonnes pratiques- Le site TOOLBASE du NAHB (National Association of Home Builders)

150 technologies référencées, analysées et classées - Le site du DOE - Le site canadien ADVANCED BUILDINGS

90 technologies émergentes et pratiques- …

Programmes PassivHaus, Minergie, Zero-Energy-Home.

1 Fenêtre Haute Performance

2 Panneaux Isolants sous Vide

3 Panneaux Isolants avec gaz “lourds” (argon, xénon, krypton)

4 Bâtiment "Intelligent"

5 Production d'Energie Locale (PV, éolien)

6 Construction Modulaire Préfabriquée (Plug & Play)

7 Approche Intégrée

8 Maison Zéro-Energie

9 Système Eclairage T5 / lampe fluorescente haute performance

10 Lampe “Metal Halide” / lampe fluorescente haute performance

11 Lampe “2-photon” / lampe à industion haute fréquence

12 Système Gestion de l’Eclairage

13 Peintures “Intelligentes” (PV)

Un exempleEnergy Technology Futures – Canada

Dans le neuf …PASSIVHAUS

EnR

Bâti

CVCEqmt

… et la rénovation

MINERGIEEquipements : Chauffage - ECS

72.4

12.8

4.6

10.3

71.2

13

4.4

11.3

69.6

13.5

4.5

12.3

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Chauffage ECS Cuisson Eclairage etEquipementsélectriques

%

1985 1990 2001

Sélection

Bâti + Eqmt

Modes de Vie + Eqmt

N° "Briques Technologiques" Experts CSTB Expert Extérieur

1 Parois Opaques (murs, toitures, planchers …)

Hafiane CherkaouiMarc Colombart-Prout

Svend Svendsen - DKFritz Oettl - ATRobert Schild – AT

2 Parois Transparentes (Fenêtres, Baies Vitrées…)

François OliveJF Arenes

Svend Svendsen - DKFritz Oettl - ATRobert Schild - AT

3 Systèmes Constructifs Comparés

Jean-Luc Salagnac Svend Svensen(DTU – DK)

4 Ventilation Double Flux avec Récupération d'Energie

Bernard CollignanOrlando Catarina

Anne Tissot CETIAT

5 Systèmes Compacts Ventilation/Chauffage/ECS

Emmanuel FleuryOrlando Catarina

Anne Tissot CETIAT

6 Micro-Cogénération Ahmad HusaunndeeOrlando Catarina

Christian Feldmann (COSTIC)

7 Climatisation/Rafraîchissement - Basse Consommation

Emmanuel FleuryOrlando Catarina

EMP – D. Marchio

8 Systèmes Solaires Combinés Dominique CaccavelliNadine Roudil

Jean-Christophe Hadorn(Base Consultant – CH)

9 Stockage de Chaleur Peter RiedererOrlando Catarina

Jean-Christophe Hadorn (Base Consultant – CH)

10 Systèmes Photovoltaïques Rodolphe Morlot Univ. Australie - South Wales

11 Réseaux de Chaleur Peter RiedererChantal Laumonier

Robin Wiltshire (BRE)

12 Eclairage Michel PerraudeauChantal Laumonier

Arnaud Deneyer (CSTC)

13 Approche Intégrée Daniel QuenardJean-Luc SalagnacMarc Colombart-Prout

Robert Hastings (AEU Gmbh – CH)

Bâti

EnR

EnF-HP

Parois Opaques … encore loin de l’optimum

Isolation Thermique Augmentation des épaisseurs d’isolants : 15, 20, 30 voire 40 cm Importance du climat local Apparition d’isolants d’origine végétale (chanvre, lin, …) ou animal (mouton …)

ou issus du recyclage : ouate de cellulose Panneaux Isolants sous Vide pour la rénovation

HDD : Heating Degree DayCDD : Cooling Degree Day

Source IEA

Parois Opaques Importance du climat local

U = 0,15

Parois Opaques SWOT

Forces Faiblesses

Réponse efficace à une forte réduction des besoins de chauffage

Solution qui diminue ou supprime les ponts thermiques et bénéficie de la tendance au renforcement de la réglementation thermique, en particulier dans le neuf.

Retour sur investissement intéressant (variable selon épaisseur du mur et le coût de l’énergie)

Soutien d’un lobby industriel actifRetours d’expériences étrangères

(Allemagne, Autriche, Suisse, pays scandinaves …)

Nécessité d’une mise en œuvre de qualité assurant une bonne étanchéité à l’air : liens mur-toiture et mur-fenêtres notamment.

Baisse de la surface utile.Importance d’une vision d’ensemble du

bâtiment (parois opaques, parois transparentes, équipements…) dès l’amont du projet, intégrant le confort thermique d’été

Opportunités Menaces

Développer un marché pour le neuf et la réhabilitation lourde.

Développer un marché pour les ossatures bois et métalliques

Mettre en œuvre des qualifications et des formations liées à ces produits

Innovation : fixations, isolants sous vide

Concurrence de solutions centrées sur l’offre d’énergie et non sur l’économie d’énergie

Culture insuffisante d’une mise en œuvre de qualité.

Parois Transparentes Vitrages - Fenêtres

Fenêtres Double Vitrage Triples Vitrage Double Vitrage + films Fenêtre vue comme un « système » : Pertes/Gains


Sud SE et SO Est et Ouest Nord

U W/m².K 1 2 1 2 1 2 1

Simple vitrage4,95

- 59 -48 -100 - 102 - 172 - 194 - 183

Double vitrage2,95

+ 29 + 49 - 6 + 4 - 66 - 73 - 84

D.V. + volets2,25

+ 75 + 101 + 40 + 57 - 20 - 21 - 39

D.V. peu émissif1,8

+ 85 + 111 + 53 + 71 - 1 0 - 39

D.V. peu émissif + volets

1,50

+ 104 + 134 + 73 + 93 + 18 + 23 - 20

1 : Plaine / Vallée : Chambéry (saison de chauffe : du 1/10 au 10/5)2 : Montagne : Bourg-St-Maurice (saison de chauffe : du 20/9 au 25/5)

Bilan énergétique d’un m² de fenêtre en tableausur la saison de chauffage(absence de masque) en kWh/m² établi pour une fenêtre bois avec coefficient de clair de 0,7.

Fenêtre : Premier Composant à Energie Positive

Source : O. Sidler - Enertech


+

-

Source : DHV-PEPChiel Boonstra

Parois Transparentes SWOT – Triple Vitrage

Forces Faiblesses

Mise en œuvre peu différente du double vitrageAdaptabilité du produit : taille, couleur, formeBon retour des utilisateurs (sentiment de

confort, température de paroi plus élevée)Intérêt croissant pour les bâtiments à très faible

consommation d’énergie Retours d’expériences étrangères (Allemagne,

Autriche, Finlande…)

Prix élevéPoids et épaisseur élevésNécessité d’une mise en œuvre de qualité

(interface parois opaques - parois transparentes notamment)

Concerne les régions avec un climat rigoureuxPas de soutien réglementaire à ce jourRetour sur investissement long


Action possible du lobby verrierInnovation sur produits associés, notamment les

cadres (avec système de ventilation…)

Forte concurrence du double vitrage à isolation renforcée (basse émissivité + gaz rare) surtout dans le sud de l'Europe.

Culture insuffisante d’une mise en œuvre de qualité.

Risque de développement lent du marché des bâtiments à très basse consommation

Systèmes Constructifs Comparés

Ossature Bois70 % des Maisons Passives

Ossature Acier

Cavity Wall – Double MurBEDZED


Etanchéité à l’Air / Ponts Thermiques Continuité des pare-air (membrane pour MOB) Etanchéité des passages des réseaux

(électricité, ventilation, eau, écoulement …). Interfaces isolation/structure/fenêtre/baies

Intégration des épaisseurs d’isolants plus importantes

L’étape de conception est primordiale car aucunemodification dégradante ne doit être réalisée sur le chantier en particulier pour passer les réseaux et gaines des ventilation …

Une évolution des systèmes plutôt qu’une révolution

Systèmes Constructifs ComparésSWOT

Forces Faiblesses

Evolution des systèmes existantsSavoir faire existant pour les blocs béton ou briquesMises en œuvre moins exigeantes pour les parois lourdesConstruction de qualité = plus value du bâtiment

Systèmes à ossature peu développés en FranceInertie faible des maisons à ossature (confort d'été)Energie grise accrue (plus de matériaux)Impact environnementalPlus ou moins difficile à appliquer en rénovation


Action possible des fabricants de bloc béton ou de briques.Intérêt pour la bois et action de lobbyingInnovation avec des solutions mixtes

Lenteur du développementEquipements de plus en plus performantsEnergies Renouvelables plus séduisantes

Parois Opaques Parois Transparentes


Transposition Possible avec des adaptations suivant les zones climatiques Nécessité d’un accompagnement : réglementation (Th, COS, permis de construire …), labellisation, formation, information, sensibilisation … Des possibilités innovantes en rénovation

Avant Après

Solaire : PV intégré

La production photovoltaïque est une des solutions les plus élégantes avec un grand pouvoir de fascination car parfaitement intégrable au bâti mais le coût d'investissement reste très pénalisant

Pays les plus actifs : Japon, Allemagne, Etats-Unis, Espagne

Source MISAWA-Home

Produits Industrialisés« mass customization »

Solaire : PV intégréSWOT

Forces Faiblesses

Contexte énergétique favorableProduction locale d’énergieContribue à diminuer la demande lors des pics de

consommation d’électricité.Marché en expansion (nombreuses applications)Bonne capacité d’intégrer des capacités de faible

puissance en toiture et façadeCompétitif avec les aides et les coûts de rachat

actuellesExpériences étrangères (Japon, Etats-Unis,

Allemagne) avec savoir-faire industriel et R&D forte

Energie durablement plus chère et temps de retour long (> 20 ans)

Pour le photovoltaïque isolé, non relié à un réseau : absence de possibilité de stockage

Produit tributaire d’équipements en courant continu à très faible consommation

Fabrication des batteries consommatriced’énergie


Politique volontariste - aides - rachatSolution technique pour éviter les pics de

demande et diversifier la productionPossibilité de créer des entreprises

indépendantes de production et des sociétés de services ou de location

Ouvre la perspective de bâtiments à consommation nulle ou à énergie positive

Pas de signalement fort du point de vue environnemental

Les aides publiques peuvent être une menace si les objectifs du montage financier sont trop rapidement atteints

Victime de son succès

Solaire : SSC

Capteurs

StockageDalle Béton – Ballon

PSD

Les Systèmes Solaires Combinés (SSC) répondentsimultanément aux besoins de Chauffage et d'ECS.

Allemagne – Autriche – Suisse - France

Solaire : SSCSWOT

Forces Faiblesses

Solution complète : Chauffage +ECSPotentiel d'économie important : 25 à 40 %Technologie maîtrisée et applicable partout.Technologie encadrée par des textes

réglementaires et certifiée (Quali'ENR)Une forte acceptation sociale.

Mais partiellement solaire : nécessité d'un appoint

Technologie encore chèreOffre trop large : trop de configurationsPerformances encore perfectiblesMarché segmenté : SSC plutôt pour le neuf

individuelEnvironnement normatif à créer


Contexte énergétique favorableIncitations financières attractivesDispositifs réglementaires sur mesureDirective européenne contraignanteMarché des bâtiments basse consommation

Mécanismes d'aide discontinusForte concurrence : PAC, Bois, Maison PassiveFiabilité sous réserve en période estivaleAttitude attentiste

Solaire : Stockage

L'intérêt porté au stockage de chaleur a beaucoup varié au cours des 25 dernières années.

Le stockage court terme est la clé de l’efficacité des technologies intermittentes mais la vision est désormais plus systémique que par composants.

Les trois principaux types de stockage sont les suivants :Stockage court terme (solaire …)Stockage tampon (réseaux de chaleur …)Stockage saisonnier (Quartier …)

Solaire : Stockage

Les principales raisons du stockage : Utilisation optimale des énergies renouvelables et intermittentes, surtout l'énergie solaire Récupération de chaleur ou de froid Utilisation d'un tarif préférentiel (stockage de froid pour la climatisation) Réduction de la puissance installée Ecrêtage des pics de puissance Réduction du nombre d'enclenchements/déclenchements

Solaire : StockageSWOT

Forces Faiblesses

Taux de couverture solaire proche de 100% : le solaire monovalent devient possible ou avec un appoint minimum en terme d’énergie annuelle

Productivité annuelle des capteurs double d’une installation avec stockage diurne seulement (env 500 kWh/m2 an), ce qui permet de mieux rentabiliser les capteurs

Stockage d’énergie gratuit ou moins cher. Peut alléger la maintenance de systèmes de

production en limitant le nombre d’enclenchement/déclenchement d’appareils

Diminution de la puissance installée

Système auxiliaire, qui sera utilisé en appoint ou en sécurité dans le meilleur des cas

Investissement initial élevé, notamment pour les MIMarché de niche surtout pour l’habitat neuf, d’une

certaine taille (100 logements) et à isolation très poussée

Technologies souterraines difficilement reproductibles telles quelles dans un autre site

Technologies non souterraines consomment de l’espace en surface à coût non négligeable

Stockage saisonnier : pertes thermiques assez importantes du fait de la longue durée du stockage, marché limité, Pas de profession identifiée et structurée, réflexion très en amont, études lourdes

Le stockage n’enthousiasme ni les professionnels, ni les clients par rapport à des techniques considérées plus "nobles", comme le solaire.


Augmentation du prix des énergie fossiles, taxes CO2 sur les fossiles ?

Aides pour le développement du solaire thermique ou des réseaux de chaleur bois

Développement des PAC dans les grands ensemblesProfession est de plus en plus sensible à la vision

systémique et aux notions de performance de système.

Le développement des réseaux de chaleur est une opportunité de développer le stockage.

Bas prix relatif des fossiles pour le chauffage pour longtemps encore.

Marché du solaire thermique avec stockage court terme a encore tout le futur devant lui avant que le stockage saisonnier ne soit considéré comme vraiment important.

Concurrence des pompes à chaleur air/eau pour la villa

Durcissement de la législation sur la qualité sanitaire de l’eau.

Solaire : PV - SSC/StockageTransposition

PV : Possible …à l’image du Japon Volonté politique, Aide sur le long terme Industriels innovants (cellules/toitures/façades) Produits Standards Certifiés Sensibilisation des clients Baisse des Coûts annoncés Solution pour aller vers de Bâtiments à Energie Positive Opportunités d’innovations

SSC : Possible Contexte Politique et Economique Favorable Produits Standards pour le bâtiment Mais il est peu probable que les SSC s’imposent comme une solution de référence

Stockage Sûr pour les CESI Peu probable pour le stockage saisonnier

Ventilation Mécanique Contrôlée 2F/RnrjSystèmes Compacts : CV/ECS

La ventilation : un des postes les plus important pour les BBC Etanchéité à l’air de l’enveloppe / Qualité de l’Air Impact sur le bâti (condensation)

Comment assurer la qualité de l'air dans les logements sans voir la contribution de la ventilation, aux déperditions thermiques, augmenter dramatiquement

VMC2F-RnrjEchangeur

Systèmes CompactsChauffageVentilationECS (PAC)

Ventilation Mécanique Contrôlée 2F/RnrjSWOT

Forces Faiblesses

Solution efficace pour une économie importante d’énergie

Intérêt croissant pour les bâtiments à très faible consommation d’énergie

Améliore la qualité de l’air intérieurSolution applicable à plusieurs marchés :

maison individuelle, commerces, petits bâtiments de bureaux

Le plus souvent bien apprécié par des utilisateurs

Produit fiable (certifications allemandes)Retours d’expériences étrangères

(Allemagne, Suisse, Pays-Bas…)

Prix élevé, volume important des centralesMise en œuvre, peu complexe, mais

nécessitant une bonne maîtrise du produit par l’installateur.

Importance d’une maintenance de qualité (remplacement des filtres…)

Nécessité d’une bonne imperméabilité à l’air du bâtiment (difficile dans la réhabilitation)

Produits peu présents en FranceMarché encore immature (instabilité de

l’offre)


Evolution de la réglementation pouvant favoriser le produit

Possibilité de mise en place d’aides fiscales et financières.

Innovation sur des fonctions complémentaires : filtration de l’air, ventilation pour améliorer le confort d’été, unités compactes avec chauffage et refroidissement …

Forte concurrence de la ventilation mécanique contrôlée en particulier Hygro-Réglable.

Tendance de maîtres d’ouvrage à privilégier la ventilation naturelle.

Risque de développement lent du marché des bâtiments à très basse consommation

Systèmes Compacts : CV/ECS SWOT

Forces Faiblesses

Compacité : libère de la place avec la suppression des radiateursFaible puissance et faible consommationPas de recyclage de l’air : le bâtiment est chauffé par le chauffage de l’air neufProduit rapide à mettre en œuvre car système intégréAlimentation électrique peu émettrice de CO2 en FranceProduit fiable (certification allemande)Retours d’expériences étrangères (Allemagne, Autriche, Suisse…)

Prix élevéNécessite un métier nouveau pour l’installation et la maintenanceNécessite la régulation de manière fine à la fois du confort thermique et de la qualité de l’air intérieur (en adaptant le système aux besoins de chaque pièce, éventuel besoin d’apport de chauffage dans la salle de bains)Les utilisateurs doivent être bien informés et formés à la gestion du système (ouverture des fenêtres et lenteur de la mise en régime notamment) et accoutumés à un chauffage aérauliqueNécessité d’adapter le produit à la réglementation française


Opportunité d’un nouveau marché de niche pour une clientèle aisée, informée et motivéeAccompagne le développement des bâtiments basse consommationExigences croissantes de la réglementation thermiqueProduit complexe et de haute technologie contribuant à augmenter les compétences dans le bâtimentFavorise la diminution du nombre de corps d’étatPossibilité de raccordement à une PAC réversible pour le rafraichissement l’été à une production photovoltaïque

Forte concurrence de systèmes double flux avec ECS solaire et convecteurs électriques ou des éléments séparés moins chers du système (pompe, double flux…)Risque de développement lent du marché des bâtiments à très basse consommationDéveloppement difficile en l’absence d’aide financièreMarché encore immature avec forte concurrence entre producteursRésistance possible des chauffagistes

Actuellement, la VMC 2F dans le résidentiel est très peu développée en France mais il existe un développement important de la VMC HygroRéglable, contrairement aux autres pays.On peut ainsi imaginer que les systèmes de VMC 2F/Rnrj rencontreront une concurrence plus forte avec un coût d’investissement pour ces derniers beaucoup plus important.Ce système tend à se généraliser en Allemagne

Ventilation Mécanique Contrôlée 2F/RnrjSystèmes Compacts : CV/ECS

Les unités compactes ayant été conçues pour les maisons passives, leur développement est intimement lié à celui de ce type de maisons à très faible consommation d’énergie.

Micro-Cogénération < 10 kWe

La technologie dominante est le moteur à combustion externe et la très grande majorité des micro-cogénérateur utilise le gaz naturel comme combustible primaire

SenertecEcopower

Honda chaudière qui produit de l’électricité

Pays Moteurs : Japon, Allemagne, RU, Pays-Bas

Micro-Cogénération < 10 kWe

Forces Faiblesses

Diminue la consommation en énergie primaire et réduit la facture énergétique de l’utilisateur

Système facile à mettre en œuvre et à utiliser, vient en remplacement des chaudières existantes

Réduit les coûts d’électrification en zone rurale par production décentralisée d’électricité

Réduit faiblement l’impact environnemental car fonctionne aujourd’hui avec des énergies fossiles qui émettent des GES

Faible rentabilité à cause des faibles durées de fonctionnement par rapport à une chaudière fonctionnant avec le même combustible et à cause de la faible capacité électrique des produits

Investissement très élevéProduits pas encore à maturité.Prix du gaz peut être soumis à de nombreuses

tensions


Ouverture du marché de l’énergie.Réponse à la croissance de la demande

électrique.Solutions innovantes pour respecter les

obligations d’économie d’énergie - CEEInnovation pour les industrielsElectrification en zone rurale pour les

syndicats d’électrification Soutien de la Communauté EuropéennePeut éviter la construction de centrales

électriques à énergie fossile

Raccordement au réseau électrique : formalités longues, complexes et chères.

Concurrence avec des technologies subventionnées : PAC, solaire thermique et photovoltaïque, chaudière à condensation …

Concurrence de l'électricité à faible contenu carbone,

Manque d'installateurs et de société de maintenance.

MCHP à granulés bois : dépend de la structuration de la filière bois et, pour le marché des particuliers, de la filière « granulés bois » plus précisément.

Micro-Cogénération bois

6.52.4

9.9 8.0

55

39

50

36

0

10

20

30

40

50

60

Maison individuelle Immeuble résidentiel

Emis

sion

s G

ES (k

gCO

2eq/

m².a

n)MCHP bois

Chaudière bois

MCHP gaz

Chaudière gaz

Classe ACO2

Bilan carbone du bâtiment tous usages inclus (chauffage, ECS, usages électriques spécifiques, cuisson) par type de chaudière en France

Micro-Cogénération < 10 kWeTransposition

La micro-cogénération à partir d’énergie fossile, en référence à une chaudière performante fonctionnant avec la même énergie fossile, ne fait qu’augmenter les émissions de GES en France alors qu’elle les réduit dans les autres pays.

Par contre, en France, elle peut être une alternative à la construction de nouveaux moyens de production centralisée d’électricité à partir d’énergie fossile, ce qui devrait arriver avec l’ouverture du marché de l’énergie.

Par ailleurs, l’utilisation de la biomasse est une option intéressante pour la micro-cogénération car elle permettrait de développer cette filière mal valorisée en France et produirait de l’électricité encore moins carbonée que l’électricité française actuellement.

Micro-Cogénération < 10 kWe… pas de solution universelle

0 10 20 30 40 50 60

Hydroélectricité

Eolien

Géothermie

MCHP bois (immeuble résidentiel)

Méthanisation

MCHP bois (maison individuelle)

Solaire photovoltaïque

Coût de production de l'électricité (c€)(c€/kWh)

Situation de la MCHP bois dans l’échelle des technologies de production d’électricité décentralisées et renouvelables en France (Sourec AMOES)

Les solutions de climatisation basse consommation (BC) ne sont envisageables que dans le cas de bâtiments à inertie élevée, bien protégés des apports solaires et avec des apports internes faibles.

Climatisation/RafraîchissementBasse Consommation

Un système de rafraîchissement sera défini par : l’absence de système à puissance garantie pour la production de froid.

Il en résulte : une impossibilité de respecter une température de consigne dans certains cas une température intérieure dépendante des conditions extérieures.

A l’inverse, un système de climatisation : garantit la production de froid s’il est correctement dimensionné peut donc respecter une température de consigne


Référence : cycle à compression mécanique de vapeur performant Puits provençal ou canadien : développement actuel et existence d’une offre sur ce produit en France Sur-ventilation ("free cooling" ) relativement facile à mettre en œuvre et éprouvé, approche de climatisation hybride. Climatisation par évaporation : "evaporative-cooling" : Seul le système par évaporation directe (gainée ou non) a été retenu. Circulation d’eau fraiche : mériterait d’être appréhendé en tant que tel dans le cadre des réseaux urbains. Climatisation solaire : Un produit de "climatisation solaire par absorption" existe et c’est pourquoi cette technique a été retenue

Climatiseur hautes performances avec des capteurs photovoltaïques"district cooling" : eau de lac ou de nappes phréatiques


Forces Faiblesses

Solutions qui consomment peu d’énergie "payante" (essentiellement électrique) et qui n’utilisent pas de fluide frigorigènes (sauf la solution de référence)

Offres commerciales pour certains produits tels que : "evaporative cooling", puits canadiens et absorption solaire.

L’offre "evaporatif cooling" est sans doute un exemple de produit complet, prêt à l’emploi et de mise en œuvre optimisée, financièrement abordable, simple et fiable.

Large éventail de solutions (pas de solution universelle, pas de produit parfaitement "clé en main" et peu d’offre pour le particulier) et donc difficulté de choix.

Marché potentiels : marchés de niche, bâtiments à faibles exigences de confort ou optimisés du point de vue de architectural.

Technologies non-matures : systèmes "complexes" et souvent "coûteux".

Technologies partielles qui nécessite un système complémentaire pour respecter les exigences

Peu de données et de retours d’expérience sur les opérations conduites.

Peu compétitifs aujourd'hui par rapport à des systèmes de climatisation traditionnels


D’un point de vue global, l’installation en masse de systèmes de climatisation BC contribuerait à réduire la consommation énergétique compte tenu du niveau de performance moyen observé sur le parc.

Augmentation du prix de l’énergie de façon générale favorise le développement de ces technologies en diminuant les temps de retour sur investissement.

Pour les industriels, la climatisation BC et un champ de développement de nouveaux produits.

Réglementation et préoccupations liées à l’hygiène de l’air peuvent alourdir la maintenance des systèmes évaporatifs.

Dispositifs potentiels très nombreux et donc pas véritablement de profession porteuse de la climatisation BC.

Difficile à installer dans l'existant sans réhabilitation lourde

Manque clair de compétitivité en termes d’efficacité et de rentabilité économique de ces systèmes sans subvention.

Systèmes traditionnels très performants et qui évoluent (électricité PV +PAC ?)


Transposition

L’utilisation de systèmes de climatisation traditionnels à compression, qui plus est utilisés pendant une partie de l’année seulement, n’implique pas une facture énergétique élevée.

De plus, dans les bâtiments tertiaire climatisés, les consommations électriques sont majoritairement dues à l’éclairage et la bureautique.

Parmi les systèmes BC matures on peut citer le puits provençal, les systèmes évaporatifs et la circulation d’eau fraîche.

Les Micro Réseaux de ChaleurµRC

µRC : système de production d’énergie central qui dessert, par l’intermédiaire d’un réseau, un grand nombre de bâtiments individuels, de telle manière que ces bâtiments n'exigent pas leur propre installation de production de chaleur.

N'importe quelle source d'énergie peut être utilisée

La puissance globale est souvent suffisante pour utiliser les technologies qui ne pouvaient pas efficacement fonctionner au niveau d’un seul bâtiment. En particulier ceci permet d’utiliser des système à haute performance énergétique.

Les µRC se développent dans beaucoup de pays européens (RU, Suède, Pays-Bas, Allemagne …) alimentés principalement par des systèmes de cogénération (gaz, solaires, biomasse …)

Les Micro Réseaux de ChaleurSWOT

Forces Faiblesses

Plus d’espace disponible à l’intérieur du logement, pas de chaudièrePas ce connexion à un réseau de gaz mais à un réeau de "chaleur".Pas de souci d'entretien des équipements de chauffage (service rendu)Sécurité dans le logement : pas de risque de dégagement de polluants tel que le CO ou d’explosion de la chaudière individuelle ;ECS disponible instantanément et en grande quantité ;Recours aux énergies renouvelables possible : solaire, biomasse.Coût d’opération plus faible que les systèmes classiques.

Montage difficiles car implique de nombreux acteurs.Système centralisé qui nécessite un bâtiment de service : espace au sol pour la centrale de MRC, impact visuel pour les riverains (NIMBY)Installation des réseaux : contraintes en termes de prise d’espace, de maintenance (perte par les réseaux …).Pannes sur le réseau = panne sur tous les bâtiments connectésContrats souvent à long terme, pas de retour arrière possiblePas de profession identifiée et structurée en charge de promouvoir l’innovation ;Emissions de polluants plus "concentrées" qu’en cas de chauffage individuel ;Investissement important


Politiques d’aménagement local qui privilégient la concentration de l’habitatRéhabilitation peut conduire à une réflexion plus globale sur le mode de production du chauffage et d'ECSAides des Pouvoirs Publics ;Ouverture du marché de l’électricité : cogénération de moyenne puissance et MRC.Développement des services : chauffage et ECS plutôt que fioul, gaz et électricité …

Equipements individuels performants

Réseaux d'énergie primaire (gaz) ou secondaire (électricité)

Les Micro Réseaux de ChaleurSWOT

A priori, il n'a pas d'incompatibilité notable avec le cadre légal français pour les µRC

Néanmoins, pour favoriser le développement des µRC, il faut prévoir de réaliser des évaluations des opérations pilotes

Par ailleurs un certain nombre de questions se pose sur les sociétés en mesure d’exploiter et de faire la maintenance des µRC.

Avec la diversification des sources d'énergie (biomasse …) et le développement des systèmes de cogénération, le développement des µRC peut s’inscrire dans le courant porteur des économies d’énergie, la protection de l’environnement et développement durable.

Eclairage

19 % de la consommation électrique

Eclairage

Meilleure utilisation des apports en lumière naturelle Evolution de la technologie des lampes Réduction de la durée d'utilisation de l'éclairage artificiel par l'amélioration des techniques de régulation

Nouveaux principes d'éclairage Combinaison d'un éclairage de fond diffus, associé à des éclairages « personnalisés » plus directifs et localisés Eclairage distribué par fibres optiques.

EclairageLampes

Lampes basse consommation "fluocompactes"Lampes fluorescentes compactes à cathode froideLampes fluorescentes à inductionLampes à décharge « haute pression » ou HID (high intensity discharge)Diodes électroluminescentes (light emitting diodes ou LED)Lampes minces et étendues : les OLED (organic light emitting diodes)Eclairage par fibres optiquesEclairage par tubes de lumières

EclairageEvolution de l'efficacité lumineuse des lampes (Source IEA annexe 45)

EclairageLED

Forces Faiblesses

Eléments non polluants, sans mercure ni plomb (conformité à la directive RoHS)

Durée de vie importante / SoliditéComposants adaptés au montage

automatique robotiséContrôle possible de la couleur de la

lumière émise

Coût global élevé car les luminaires doivent utiliser beaucoup de LED

Rendu médiocre des couleursDispersion des caractéristiques électriques

et optiquesVieillissement erratiqueNécessité d'avoir des optiques très précisesGestion complexe de l'évacuation de la

chaleur


Efficacité lumineuse en progrès constantAmélioration programmée des procédés de

fabrication (méthode MOCVD pour les structures GaN)

Développement de la production locale d'électricité photovoltaïque qui fournirait du courant continu, mieux adapté aux LED.

Progrès dans la co-intégration de fonctions électroniques de contrôle dans les composants

Progrès des OLED pour l'éclairage général qui confineraient les LED blanches aux applications ponctuelles (signalisation, indication, balisage, accentuation architecturale)

Pollution générée par les industries des semiconducteurs

EclairageOLED

Forces Faiblesses

Eclairage étendu sans éblouissementLuminaires minces, légers et souplesGradation possibleFaible coût des matériaux de base (polymères)Composants non polluants

Matériaux polymères liés à l’industrie pétrochimique (utilisation d’énergie fossile et dégagement de CO2)Pas adaptées aux fortes puissancesDurée de vie et efficacité lumineuse à améliorerPlusieurs technologies actuellement en compétition (small molecules OLED, structures p-i-n, etc.)Polymères sensibles à l’humidité.Encapsulation nécessaire, coût élevé pour des grandes surfaces.


Développement de nouveaux matériaux organiques dopés pour un meilleur rendement de conversion lumineuseMaîtrise de la pureté des polymères

Acceptation par les utilisateurs de nouveaux principes d’éclairage (éclairage réparti)Incompatibilité avec les systèmes d’éclairage actuels

EclairageFibre Optique

Forces Faiblesses

Utilisation d’une source lumineuse puissante et efficace, déportéeAspect sécurité (pas d’échauffement, pas d’infrarouge ni d’ultraviolet)Contrôle de la distribution de la lumièreFonctionnement des fibres optiques à basse température

Le couplage entre la source et les fibres nécessite des composants optiques spécifiques, précis et chers.Flexibilité des fibres optiquesProcédé d’extrusion de fibres plastiques de section importante (~10 mm) et de faibles pertes à mettre au pointCoût total de la solution d’éclairage


Demande croissante pour de nouveaux concepts d’éclairage des espaces commerciaux et de restauration

Concurrence des LEDs qui peuvent être assemblées linéairement de manière dense.

EclairageLamelles Mobiles

Forces Faiblesses

Concept architectural innovantAmélioration considérable du confort visuel et du confort thermique

Conception complexeMise en œuvre coûteuseAcceptation par l’utilisateur de la gestion automatique de ces systèmes


Montée en puissance de la notion de confort et de bien-être dans les bâtiments tertiaires

Evolution de la « mode » architecturale : désintérêt des architectesImpact négatif de ces systèmes sur l’aspect extérieur des bâtiments

EclairageTransposition

Le marché de l’éclairage est mondial : Philips, Siemens/Osram, GE

Différentes initiatives qui peuvent favoriser le développement en France d’un éclairage efficace et économe dans le bâtiment.

Développer de nouveaux standards pour la qualité de l’éclairageSensibiliser les acteurs professionnels impliqués dans le choix des solutions

d’éclairagePromouvoir l’innovation industrielle dans le domaine des nouvelles technologies de l’éclairage

Approche Intégrée… pour sortir du cercle vicieux

Approche Intégrée(Globale – Holistique)"Building Team"

Architecte-BE-PromoteurConstructeur

Banquier/AssureurOccupants-Utilisateurs

Manuel – LivretMaintenance

Tableau de BordBanquier/Assureur

Approche Intégrée… impliquer tous les acteurs

Quelques pistes :

Propriétaires : Trouver des arguments pour les convaincre : confort, valeur immobilier supérieure ( en particulier pour la revente), marketing important, risque d'accroissement brutal du coût de l'énergie, coupures de courant …Constructeurs/Promoteurs : valeur immobilier supérieure, qualité des logements, meilleure rentabilité et taux d'occupation plus élevé, mais exigence d'entretienBanques : prêts à taux réduits,Assurances : le développement des BBC est une des solutions pour réduire les effets du changement climatique et le risque de catastrophes naturelles liées aux facteurs climatiques. Un effort des grands groupes d'assurance et de ré-assurance est nécessaire. Les primes d'assurance pourraient être réduites pour les BBC !Architectes : éducation, formation, sensibilisation (presse, formation initiale), clients exigents, travail en partenariat avec les BEIngénieurs-BE : valoriser l'innovation pour aller au-delà de la réglementation, travail en partenariat avec les architectes dès la conception …

B u i l d i n g e n e r g y e f f i c i e n c y : e v e r y b o d y c a nWin - IRC-ORAL-814 - V e i t c h , J . A . - A p r i l 2 5 , 2 0 0 7

Aider les utilisateurs

ConclusionClassement ENERGIE

Parois Opaques

Parois Transparentes

Systèmes Constructifs

SSC/Stockage

PV

Eclairage

VMC-2F/Rnrj

Systèmes Compacts : CV-ECS

Rafraîchissement BC

Micro-Cogénération

Micro-Réseaux

Approche Système - Ecosystème

Parois Opaques

Parois Transparentes

Systèmes Constructifs

VMC-2F/Rnrj

Systèmes Compacts : CV-ECS

Rafraîchissement BC

Micro-Cogénération

SSC/Stockage

PV

Eclairage

BâtiEqmt

A cost-curve for GHG reductionSource : The McKinsey Quarterly-Vattenfall

Air Conditionning

Une approche système voire écosystèmeStructure-Enveloppe-Equipements-Climat Local

- Optimisation du Bâti Incontournable et PrimordialEnveloppe : Interface & Surface Des principes généraux déclinés localement

Réduire les pertes/Augmenter les gainExploiter le spectre solaire (Chaleur-Lumière)Qualité de la Mise en œuvre

- Les techniques constructifs bouleversent le génie climatique traditionnelle

Hybrides : EnF-EnR (PAC, CESI …)Multifonctionnels : CVC-ECSCompacts : individuel

- Intérêt des micro-réseaux à l’échelle d’un quartierbiomasse, cogénération, stockage …

Nécessité d’un approche intégrée : implication de tous les acteurs

Volonté Politique / Industriels Innovants / Information/Formation

Conclusion

Créer un Observation des Innovations Technologiques et des Bonnes Pratiques

Perspective

Site www.toolbase.org

Site Canadien Advanced BuildingTechnologies & Practices

www.advancedbuildings.org

Merci de votre attention

The Next Industrial Revolution

From Cradle to Cradle

William Mc Donough

PAGE 1 daniel quenard Dpt Enveloppe & Revêtements Séminaire ADEME PUC CSTB Valbonne 12 octobre...

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