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Réhabilitation de la résidence pour personnes âgées Jeanne d’Arc Rue du Docteur Achille PENOT à Mulhouse

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Cette fiche a été réalisée dans le cadre de l’appel à projets « bâtiments économes en énergie » lancé en mars 2007 par l’ADEME

et la Région Alsace. Il s’agit des principaux indicateurs techniques et économiques retenus par le maître d’ouvrage à la suite de

la simulation confiée à un bureau d’études spécialisé. Ce bâtiment fait partie des lauréats choisis par le jury de l’appel à projets

pour ses qualités en terme d’efficacité énergétique.

Appel à projets bâtiments économes en énergie

Projet 4

38 logements,1 cuisine collective,1 salle à manger collective,Des vestiaires pour le personnel,1 logement de fonction.

> Composition du bâtiment :

> Structure du bâtiment :

Murs extérieurs : béton lourdMurs extérieurs : bardage isolant, épaisseur non homogène.

Façade Sud et Est Façade Nord-Ouest

Maître d’ouvrage : OPAC Mulhouse HABITAT20 Boulevard de la Marseillaise 68200 Mulhouse

Bureau d’études : Thermi –D 5b rue de Soultz 68700 Cernay

La résidence Jeanne d’Arc est une résidence pour personnes âgées comportant actuellement 38 logements pour ses résidents. Le bâtiment comporte également une cuisine collective, une salle à manger collective, des vestiaires pour le personnel, ainsi qu’un logement de fonction.

> Enveloppe thermique

> Le bâtiment a une surface de 2 246 m2 SHON (Surface Hors Œuvre Nette), il est actuellement isolé par l’extérieur via un bardage non homogène d’une valeur moyenne de 4 cm.

Pour l’ensemble du bâtiment, sont présentées une variante de base et une variante BBC

> Détail des surfaces

Epaisseur 𝛌 R

[cm] [W/m.K] [m2.K/W]

Isolant 4 0.041 0.976

MuR ExtéRiEuR Béton lourd 22 1.75 0.126

TOTAL 26 - 1.101

Revêtement 1 0.16 0.063

Béton lourd 20 1.75 0.114

TOTAL 21 - 0.177

Polystyrène 6 0 .039 1.538

toituRE tERRAssE Béton lourd 16 1.75 0.091

TOTAL 22 - 1.630

PlAnChER suR

sous-sol Béton lourd 16 1.75 0.091

PARois

% vitrage U moyen Facteur solaire

[%] [W/m².K] moyen

logEMEnt Fenêtre 62 3.58 0.56

REstAuRAnt Fenêtre 62 2.36 0.47

sous sol Porte métal 0 7 0

Porte récente 0 2.5 0

MEnuisERiE

Psi

[W/m.K]

EntERRé 0.35

MuR/toituRE 0.74

PlAnChER intER. 0.06

MuR/MuR 0.02

MuR/REfEnD 0.04

APPui fEnêtRE 0.42

tABlEAu fEnêtRE 0.00

lintEAu fEnêtRE 0.00

Ponts thERMiquEs

PlAnChER suR

sous-sol

PlAnChER suR

sous-sol

sous-sol

MuR ExtéRiEuR

> Les lots techniques permettent d’influer sur le confort

ainsi que sur les consommations en énergie primaire

et les émissions de gaz à effet de serre.

> La solution retenue consiste à équiper le bâtiment :

■ d’une chaudière gaz à condensation dont le ren-

dement est bien plus important que la chaudière

actuelle,

■ d’une ventilation double-flux avec récupérateur de

chaleur, l’air extrait échange ses calories avec l’air

entrant,

■ d’un équipement de production d’eau chaude sani-

taire solaire qui permet de limiter les consomma-

tions en énergie primaire du bâtiment.

> Description des lots techniques

> Chauffage

> La chaufferie actuelle fonctionne au gaz naturel.

Dans la mesure où le changement de type d’énergie

primaire ne serait pas forcément possible en raison

des contraintes de l’existant ou impliquerait des

travaux trop lourds, il a été fait le choix de rester sur

cette énergie.

> Le choix se porte donc sur le « remplacement » d’une

des chaudières existantes par du matériel beaucoup

plus performant : une chaudière à condensation. La

puissance à installer sera de toute façon très infé-

rieure à ce qui est actuellement en place. La chaudière

conservée ne servira qu’en cas de panne éventuelle

de la nouvelle chaudière.

Aucun système de refroidissement ne sera mis en place.

> Les rendements considérés seront les suivants :

■ Production : 95% (pour ne pas être trop optimiste

non plus)

■ Distribution : 90 % (les seules pertes se situent au

sous sol et sont relativement faibles au vu de l’iso-

lation mise en œuvre)

■ Régulation : 90 % (régulation sur une seule chau-

dière à condensation, loi d’eau en fonction de la

température extérieure, régime de nuit…)

> Ventilation

Dans le cas d’une ventilation double flux, il sera retenu

les valeurs suivantes :

> Débit total nominal pour le bâtiment : 4690 m3/h

> Consommation du ventilateur à débit nominal (valeur

pour un caisson basse consommation d’énergie) :

1.1 kW x 2 = 2.2 kW

> Coefficient correcteur (prise en compte des sur-ven-

tilations nocturnes – pas de régime réduit en ventila-

tion double flux) : 79%

> Le facteur d’énergie primaire pour l’électricité est de

2.58.

> quelles sont les solutions pour rendre ce bâtiment BBC ?

> La surface rénovée est différente de la surface existante, des aménagements et un agrandissement le justifient. La SHON passe de 2246 m2 à 2289 m2.

Pour améliorer le choix du maître d’ouvrage 14 simulations dynamiques ont été retenues, 7 passaient sous le seuil fixé de

80kWhep/m2.an, et seules 2 apportent les garanties néces-saires à la prise de décision. Le maître d’ouvrage a décidé de mettre en avant la simulation la mieux-disante :

Chauffage [kWh/m2 .an]

Ventilation [kWh/m2 .an]

ECS [kWh/m2 .an]

1 bâtiment dans l’état actuel

2 travaux de rénovation sans recherche d’un niveau BBC

3 simulation retenue

200.00

180.00

160.00

140.00

120.00

100.00

80.00

60.00

40.00

20.00

1 2 3

ISOLATION DES MURS DES LOCAUX DU SOUS-SOL Isolation intérieure de 10 cm sur les murs du sous-sol en contact avec le sol ou des locaux non chauffés

ISOLATION DE LA DALLE HAUTE DES LOCAUX NON CHAUFFÉS DU SOUS-SOL

Isolation en sous face de 10 cm d’épaisseur

REMPLACEMENT DES PORTES DU SOUS SOL DONNANT SUR L’EXTÉRIEUR PAR DES PORTES PLUS PERFORMANTES

ISOLATION EN TOITURE 20 cm d’isolation - l = 0.038 W/m.K

ISOLATION DES MURS EXTÉRIEURS Isolation extérieure avec un polystyrène épaisseur 16 cm - l = 0.038 W/m.K

REMPLACEMENT DES FENÊTRES DES LOGEMENTS Châssis PVC - Ug = 1.4 W/m².K

VENTILATION Double-flux

EAU CHAUDE Chauffe-eau solaire

CHAUFFAGE Chaudière à condensation

> Etude du confort d’été par simulation dynamique

bâtiment dans l’état actuel

simulation non retenue pour ses caractéristi-ques en période hivernale

simulation retenue

température extérieure

travaux de rénovation sans recherche d’un niveau BBC

> Entre les deux simulations, un travail d’optimisation du confort d’été a été réalisé :

■le bâtiment est surventilé en période nocturne pour éva-cuer les calories et faire baisser la température interne, le taux de renouvellement d’air est multiplié par 2,5,

■des stores sont mis en œuvre sur tous les vitrages du bâtiment.

> Avec une stratégie simple pour lutter contre l’inconfort, des résultats probants peuvent être atteints. L’inertie du bâti-ment couplée avec une ventilation mécanique avec une sur-ventilation nocturne réduit considérablement la fréquence et l’amplitude des périodes d’inconfort.

> Il est à noté que le bâtiment est le principal responsable de la simplicité de cette mise en œuvre, en effet ses surfaces vitrées au sud ne sont pas excessives et sa façade ouest est particulièrement bien protégée.

bâtiment dans l’état actuel

simulation non retenue pour ses caractéris-tiques en période hivernale

simulation retenue

température extérieure

travaux de rénovation sans recherche d’un niveau BBC

> Nous pouvons comparer deux simulations, la première sans recherche particulière d’un confort estival, la seconde optimisée.

SIMULATION SANS TRAITEMENT SPÉCIFIqUE DU CONFORT D'ÉTÉ

SIMULATION AVEC TRAITEMENTS SPÉCIFIqUES DU CONFORT D'ÉTÉ

Tem

pér

atu

reTe

mp

érat

ure

> Comparaison des coûts (étude économique)

> les coûts de la simulation retenue sont les suivants

> Mise en œuvre de panneaux solaires en toiture pour pro-duction d’eau chaude sanitaire solaire

■Investissement estimé à 53 000 € HT (investissement hors subventions).

> Dépose du bardage amianté existant et remplacement par une isolation extérieure

■Investissement estimé à 205 000 € HT.

> Remplacement des fenêtres des logements

■ Investissement estimé à 143 700 € HT.

> Réfection de l’isolation en toiture

■Investissement estimé à 5 000 € HT.

> Mise en œuvre d’une ventilation mécanique : double flux

■Investissement estimé à 67 000 € HT.

> Remplacement d’une des chaudières actuelles par chau-dière à condensation

■Investissement estimé à 12 500 € HT.

> Isolation des locaux du sous sol (murs, plafonds, portes)

■ Investissement estimé à 24 500 € HT.

> le surcoût est calculé grâce à deux rapports > la solution BBC par rapport à l’état actuel,

> la solution BBC par rapport à une rénovation standard.

Investissement Economies Euros/kWh

supplémentaire d’énergie

[€/m2 SHON] [kWh/m2 SHON]

BâtiMEnt ACtuEl Enveloppe 165 106 1,6

Et solution BBC Equipements 58 43 1,3

RénoVAtion stAnDARD Enveloppe 95 70 1,4

Et solution BBC Equipements 17 9 2

Poste Équipements Consommation Coûts annuels

Exploitation Maintenance

[W/m.K] [€ TTC/an] [€ TTC/an]

Chauffage Génération

Distribution 61 950 2 527,56 2 400,00

Régulation

Émission

Froid Néant 0 0,00 0,00

Ventilation Néant 0 0,00 0,00

ECS Génération

Distribution 36 500 1 489,20 450,00

Régulation

sous totAl 98 450 4 017,00 2 850,00

Éclairage 10 200 877,20 350,00

Auxiliaires 74 720 6 425,92 0,00

sous totAl 84 920 7 303,12 350,00

totAl 183 370 11319,88 3 200,00

> Consommations et coût prévisionnels des solutions retenues

> Calculs des temps de retour

> Le calcul de temps de retour sur investissement par la

méthode de coût global actualisé est calculé avec les

hypothèses suivantes :

1) Taux d’actualisation de 3% et hausse du cout de

l’énergie de 3% par an

2) Taux d’actualisation de 3% et hausse du cout de

l’énergie de 6% par an

3 Taux d’actualisation de 3% et hausse du cout de

l’énergie de 9% par an

Et donne les résultats suivants :

> La colonne rouge (à droite) correspond au temps

de retour entre l'existant et la solution basse

consommation.

> La colonne bleue (à gauche) correspond au temps de

retour entre les travaux de base et la solution basse

consommation.

U n i o n e u ro p é e n n e

énergivie est un programme d’actions innovatrices initié par la Région Alsace pour développer l'efficacité énergétique et les énergies renouve-lables en Alsace, avec l’ADEME et l’Union européenne. -

03 8

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06

> Bilan

> Cette étude a permis de tirer plusieurs enseigne-

ments : il semble tout d’abord que la solution la

plus intéressante soit f inalement relativement

simple à mettre en œuvre (pas de produits ou de

techniques « hors normes »).

> A partir des technologies déjà existantes en France,

ce projet est parfaitement réalisable. Il ne présente

pas d’impossibilités techniques.

> L’analyse économique montre que le coût de la

solution retenue est en moyenne de 165 euros/m²

habitable. Au prix actuel de l’énergie, le temps de

retour actualisé à seulement 3%/an est inférieur à

30 ans.

> Enfin, l’analyse du confort d’été a montré que de

simples dispositions complémentaires pour éviter

tout inconfort en période estival serait nécéssaire.

La protection solaire étant déjà en place pour une

grande partie des locaux. Bien sûr, une réduction

des apports internes, et notamment des consom-

mations électrodomestiques, des consommations

de la cuisson et des consommations d’eau chaude

sanitaire pourraient, elles aussi, contribuer à assu-

rer un bon confort d’été, mais ces paramètres sont,

en l’occurrence, difficilement gérables par le maitre

d’ouvrage.

> Sur l’étanchéité à l’air : en 1985, le CETE de Lyon a

publié une étude sur l’étanchéité à l’air des différen-

tes catégories de parois opaques. Cette étude n’a,

semble-t-il, eu guère d’impact en France.

> Toutefois, dans les bâtiments à très faibles besoins,

le poids du renouvellement d’air est dominant.

Dès lors, toute absence de contrôle des débits

d’air neuf, quelle qu’en soit leur origine (contrôlée

ou parasite), peut devenir catastrophique, sur le

confort d’abord (température inférieure à la consi-

gne à cause d’une puissance insuffisante des émet-

teurs), et sur la consommation d’énergie ensuite.

> Evidemment, rendre étanche à l’air un logement ne

s’improvise pas sur le chantier, et ne se règle pas

avec un usage immodéré de la pompe à joint.... C’est

plutôt le résultat d’une bonne conception d’abord,

et d’un soin maniaque au cours de la réalisation.

On trouve en Allemagne des entreprises produisant

des rubans adhésifs se fixant sur tous les types de

support, quel que soit la nature des matériaux, et

quel que soit leur forme (passage des tuyaux au

travers de parois, etc).

> Les projets de rénovation de Mulhouse devront

impérativement s’inspirer de cette façon de faire.

Certes nous n’avons pas en France une grande pra-

tique dans ce domaine, mais il faudra à tout prix

apprendre ensemble à mieux concevoir et mieux

construire étanche.

> Enfin, des comptages devront être mis en place

aux endroits stratégiques du bâtiment (compteur

électrique pour les ventilateurs, compteurs d’éner-

gie pour l’eau chaude sanitaire et les circuits de

chauffage…) afin de s’assurer de la cohésion des

calculs avancés dans la présente étude et la réalité

de l’installation.