VOLUME 2 BRIQUES TECHNOLOGIQUES ET PACKS DE SOLUTIONS

PHÉNIX Évolution – CSTB – EDF R&D – Armines

"Outil d’aide à la Décision pour des Maisons Individuelles Réhabilitées facteur 4"

VOLUME 2 BRIQUES TECHNOLOGIQUES ET

PACKS DE SOLUTIONS

AVANT-PROPOS

Le présent document est le premier volume du rapport final du projet "ODMIR 4 : Outil d’aide à la Décision pour des Maisons Individuelles Réhabilitées facteur 4".

Ce document a été rédigé conjointement par :

• Phénix Evolution (mandataire du projet) : filiale de GEOXIA,

• Le Centre énergétique et Procédés de l’école des Mines de Paris (ARMINES),

• Le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment : Département Développement Durable (coordinateur du projet) et le département Technologie de l’Information et Diffusion du Savoir,

• Electricité de France EDF : Centre de recherche des Renardières, Département Services Energies et Espace de Vie.

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INTRODUCTION GENERALE

L’appel d’offre de la fondation se donne comme objectif un renforcement des performances énergétiques centré sur l’existant. L’enjeu de la maison individuelle, qui représente 16 840 000 logements et 57% du parc existant de logements, est important. Parmi les maisons individuelles existantes 81% ont été construites avant la première réglementation thermique et sont donc peu performantes. 65% des maisons individuelles sont des maisons non mitoyennes c'est-à-dire « isolées ». C’est dire l’enjeu du gisement des économies énergétiques potentielles des maisons individuelles isolées. La question énergétique est clairement liée à celle des travaux et des modifications que pourraient connaître ces maisons.

Phénix évolution souhaite disposer d’un panel d’outils facilitant son rôle d’améliorateur de logements lui permettant d’une part de disposer d’un ensemble de solutions techniques cohérentes pour la réhabilitation du parc de maisons individuelles du groupe Géoxia et d’autre part d’un outil d’aide à la décision permettant de convaincre les propriétaires de maison individuelle de l'intérêt d’actions de réhabilitation énergétique. Il s'agit ici de valoriser l'intérêt de ces actions en montrant leur impact sur la facture énergétique et ses conséquences environnementales, le confort global et la valorisation du patrimoine mais aussi les temps de retour sur investissement. A lui seul, le parc de Maisons Phénix, représente environ 200 000 maisons avec 130 000 clients identifiés, complété par 20 000 possesseurs de maison traditionnelle.

Le marché visé est celui du logement existant pour lequel on souhaite voir se mettre en place des actions de réhabilitation permettant d’améliorer les performances énergétiques. Ce parc est dispersé sur tout le territoire national et comprend une large typologie de maisons individuelles : maisons phénix de différentes générations, maisons traditionnelles avec différents modes de construction et de différentes époques.

En travaillant en étroite collaboration avec un des leaders du marché de la réhabilitation de maison individuelle et plus particulièrement sur l’ensemble du parc de maisons issues des marques du groupe GEOXIA, le consortium cherche à pousser ce marché vers des solutions de réhabilitation innovante à très haute performance énergétique et à provoquer une réaction d'émulation sur le thème d'actions de réhabilitation prenant en compte fortement les aspects énergétiques.

L’objectif de ce projet de recherche est de définir des axes de réhabilitation permettant d’aller dans le sens d’une réduction d’un facteur 4 des dépenses énergétiques pour les maisons existantes. Il s’agit donc de dégager des solutions de réhabilitation

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industrialisables pouvant être proposées par l’améliorateur aux propriétaires de maisons individuelles dans le cadre de demande d’amélioration.

L’ensemble des travaux réalisés dans le cadre du projet ODMIR4 est synthétisé sous la forme d’un rapport final décliné en 5 volumes :

• VOLUME 1 : Retour d’expérience : le parc de maisons Phénix et les acteurs

Dans ce volume sont répertoriés les premiers travaux réalisés dans le cadre du projet ODMIR4 visant à mettre en place une typologie du parc de maisons Phénix et à identifier les modes de fonctionnement, les besoins et attentes de s différents acteurs que sont l’améliorateur de logement Phénix Evolution et les propriétaires de maisons individuelles Phénix.

• VOLUME 2 : Briques technologiques et packs de solut ions

Dans ce volume sont proposés l’ensemble des travaux ayant permis la mise en place d’une base de données de solutions technologiques et leur évaluation. Ce document restitue de plus la méthodologie élaborée par le consortium pour l’assemblage des solutions techniques et la mise en place d’une bibliothèque de packs de solutions adaptés, cohérents et industrialisables. Des éléments de spécification pour l’industrialisation des packs des solutions sont de plus précisés.

• VOLUME 3 : Outil ODMIR4

Ce volume décrit l’ensemble des éléments du développement informatique de l’interface de l’outil ODMIR4 . Il propose de plus notamment un descriptif du cœur de calcul des performances énergétique embarqué basé sur une méthode calcul 3CL améliorée. Les améliorations apportées à la méthode 3CL sont explicitées dans cette partie. La méthode d’évaluation de l’outil OMDIR4 ainsi que les résultats de ces évaluations sont de plus proposés.

• VOLUME 4 : Opération de Réhabilitation de Saint Far geau Ponthierry

Ce document présente l’ensemble des actions menées autour de la réhabilitation d’une maison Phénix de Saint Fargeau Ponthierry : bouquet de travaux de réhabilitation , performances attendues, les contraintes et difficultés de mise en œuvre rencontrées, les essais réalisés à la livraison et la mise en place d’un suivi des consommations .

• VOLUME 5 : Généralisation

Ce document vise à expliciter de quelle manière les résultats issus de ce programme sont extrapolables au parc de maisons individuelles dans sa diversité de modes constructifs.

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SOMMAIRE

1. INTRODUCTION ......................................................................................................................................6 1.1 Notion et définition de « briques technologiques» de rénovation.......................................................6 1.2 Notion et définition de «packs de solutions » de rénovation ..............................................................6

2. BRIQUES TECHNOLOGIQUES ............................. .................................................................................6

2.1 Recensement des briques existantes et des briques innovantes ......................................................6 2.2 Evaluation des briques .......................................................................................................................7 2.3 Evaluation de la brique « couplage PAC et sources d’air tempérées » .............................................7

2.3.1 Potentialité des sources d’air tempérées .................................................................................8 2.3.2 Modèle de PAC air-air ............................................................................................................10 2.3.3 Mise en œuvre informatique .................................................................................................12 2.3.4 Applications et premiers résultats ..........................................................................................12 2.3.5 Conclusion et perspectives ....................................................................................................13

2.4 Evaluation des briques « gestions du chauffage »...........................................................................15 2.4.1 La régulation au sens de la RT2005 ......................................................................................15 2.4.2 Approche sensibilisation sur les régulateurs..........................................................................15 2.4.3 Approche sensibilisation sur la consigne de température......................................................16

2.5 Evaluation de la brique « perméabilité à l’air ».................................................................................18 2.5.1 Les atouts d’une bonne perméabilité à l’air............................................................................18 2.5.2 Méthode d’évaluation .............................................................................................................19 2.5.3 Quantification des débits d’air liés à la perméabilité ..............................................................22 2.5.4 Impact sur la consommation énergétique..............................................................................27 2.5.5 Conclusion .............................................................................................................................29

2.6 Evaluation des briques « équipements » .........................................................................................30 2.6.1 Introduction ............................................................................................................................30 2.6.2 Méthodologie générale...........................................................................................................30 2.6.3 Première phase : étude de sensibilité ....................................................................................30 2.6.4 Comparaisons des résultats aux valeurs disponibles ............................................................44

2.7 Conclusion........................................................................................................................................46 3. PACKS DE SOLUTIONS................................. .......................................................................................47

3.1 Objectif et méthode de conception des packs .................................................................................47 3.2 Description de la méthode de conception des packs.......................................................................47

3.2.1 Description pour une maison .................................................................................................47 3.2.2 Description pour une typologie...............................................................................................51 3.2.3 Recherche d’objectif...............................................................................................................55 3.2.4 Réduction de typologies .........................................................................................................56 3.2.5 Description complète..............................................................................................................59

3.3 Conclusion, retour critique, adaptation et perspectives....................................................................60 3.3.1 Philosophie de la méthode.....................................................................................................60 3.3.2 Domaine d’application et limites.............................................................................................62

4. CONCLUSION GENERALE................................ ...................................................................................65

Annexe 1 : Exemple de fiche brique de renovation .............................................................................66 Annexe 2 : Couplage PAC et sources d’air temperees .........................................................................70 Annexe 3 : Modélisation sous SIMBAD et simulation des automatismes ..........................................85 Annexe 4 : Le facteur solaire ou coefficient de reduction ..............................................................101 Annexe 5 : Application de la methode de conception des packs.......................................................103 Annexe 6 : Répartition des déperditions par poste, suivant les types de travaux d’enveloppe .....139

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1. INTRODUCTION

1.1 NOTION ET DEFINITION DE « BRIQUES TECHNOLOGIQUES» DE RENOVATION

Dans le contexte de l’élaboration d’une solution ODMIR4 de rénovation/extension d’une maison Phénix existante, il est apparu nécessaire d’introduire la notion de briques technologiques et d’assemblages techniques optimisés répondant à une exigence claire d’efficacité énergétique. On intègre dans cette réflexion à la fois les travaux sur les équipements énergétiques (chauffage, production d’ECS, …) et les travaux améliorant les caractéristiques du bâti (ventilation, isolation, menuiseries, solaire passif,…), soit toutes les opérations d’évolution et d’amélioration ayant un impact direct ou indirect sur la consommation d’énergie du logement.

1.2 NOTION ET DEFINITION DE «PACKS DE SOLUTIONS » D E RENOVATION

La notion de packs de solutions repose sur l’idée de considérer la rénovation d’une maison de manière globale. Dans le cadre du projet ODMIR4, il s’agit justement d’éviter une logique de rénovation poste à poste, relevant de la mise en œuvre de briques technologiques poste à poste sans cohérence d’ensemble, pour au contraire proposer des packs pertinents et cohérents constitués d’un assemblage bien conçu de ces briques technologiques. L’enjeu était de concevoir ces packs en cohérence avec des objectifs chiffrés, notamment des objectifs de performances. En effet, la définition de tels packs est généralement plutôt le fruit :

• Du dire d’expert : quelques packs sont définis sur la base du dire d’expert, puis on calcule leurs performances pour valider leur pertinence ;

• Du retour terrain : on travaillera alors avant tout sur les compatibilités ou non de briques technologiques, sur un mode proche du dire d’expert ;

• Des possibilités commerciales : on disposera alors généralement d’une gamme de produits limitée pour définir une offre, ce qui reviendra quasiment à prédéterminer les solutions à promouvoir au final.

Par ailleurs, l’idéal d’une définition totalement rationnelle et objective de ces packs, et plus encore la recherche d’un pack « optimal », est largement mis à mal par le contexte technico-réglementaire dans lequel s’inscrivent ces travaux. Un grand nombre de critères sont à prendre en compte pour juger de la qualité d’une rénovation, et il est utopique de les optimiser tous simultanément. A titre d’illustration, du fait du mix énergétique français, la minimisation de la consommation d’énergie ne permet pas toujours la minimisation des émissions de CO2. Quant à minimiser simultanément consommation et coût d’investissement, c’est par nature impossible, puisque le coût minimum d’investissement, c’est celui de l’absence de rénovation. Nous nous attacherons dans ce volume 2 à synthétiser les travaux qui ont été effectué pour définir ces packs de rénovation adaptés au cas à traiter, à savoir :

• Identification des briques de rénovations,

• Evaluation de leur impact énergétique,

• Mise au point d’une méthode de constitution de packs de rénovation visant à atteindre un objectif de performance adapté au parc de maisons à rénover.

2. BRIQUES TECHNOLOGIQUES

2.1 RECENSEMENT DES BRIQUES EXISTANTES ET DES BRIQU ES INNOVANTES

Ce travail a été réalisé à partir d’un catalogue de technologies disponibles couramment utilisées par Phénix Evolution pour aboutir à des « assemblages d’aujourd’hui » proches de l’offre technique et commerciale actuelle, et d’autre part, à partir d’un catalogue de technologies émergentes, en développement ou en terme de ruptures attendues pour aboutir aux « assemblages innovants ».

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Ces solutions techniques ventilées sur sept familles de briques technologiques sont capitalisées dans une base de données Access :

• Famille A : Isolation des parois vitrées et fermetures,

• Famille B : Combles : isolation thermique,

• Famille C : Surélévation : isolation thermique,

• Famille G-1 à 4 et G-6 : Chauffage électrique et régulation (Gestion des énergies),

• Famille G-10 : Isolation thermique des parois opaques en rénovation,

• Famille G-5 et G-12 : Solaire et climatisation.

A chaque brique correspond une fiche proforma décrivant ses caractéristiques principales : performance énergétique, compatibilité croisée, avantages et contraintes des solutions (aspects technique, économique, de mise en œuvre). Annexe 1 : Exemple de fiche Brique de rénovation

2.2 EVALUATION DES BRIQUES

Avant d’établir des packs de rénovations, il convenait d’étudier les briques qui en sont la base, et de s’intéresser à la manière d’optimiser leur performance. Ce travail est largement commenté dans le rapport N° 4. En particulier, la possibilité de cou pler une PAC R/R avec des sources d’air tempérées pour optimiser sa performance a été étudiée. Les résultats montrent que l’influence du couplage sur le comportement de la PAC semble plutôt positive. Mais plusieurs aspects doivent être approfondis. Ces travaux ouvrent des perspectives suivantes :

• Les résultats sont à affiner notamment en ce qui concerne la modélisation des auxiliaires supplémentaires et la régulation du renouvellement d’air dans les zones tempérées.

• Une étude de sensibilité doit être menée sur les paramètres du modèle, le dimensionnement de la PAC, et le climat.

• Le couplage avec un puits canadien est à approfondir ainsi que le couplage avec un capteur à air.

Par ailleurs, l’impact de la gestion du chauffage tant sur les aspects régulation que programmation a été étudié. L’option retenue est de sensibiliser le client Phénix Evolution sur cet impact, sachant que sa prise en compte est implicite dans les rendements globaux d’installation qui ont été établis et intégrés au cœur de calcul de l’outil ODMIR4. En effet, les équipements de chauffage et de production d’ECS ont été modélisés afin de déterminer les nouveaux rendements d’installations qui ont été implémentés dans l’outil ODMIR4. En ce sens, les briques « équipements » ont été évaluées et leur influence sur les performances énergétiques après rénovations démontrées. Les travaux sur l’évaluation des rendements des équipements de chauffage et de production d’ECS pour l’évolution de la méthode 3CL sont présentés au chapitre suivant Evaluation des briques « équipements ». L’influence de la perméabilité à l’air des maisons sur la performance énergétique a été mise en évidence. Les résultats ont montré qu’il était essentiel dans une maison individuelle équipée d’un système de ventilation mécanique, de travailler à améliorer l’étanchéité à l’air du bâti pour diminuer la part des débits d’infiltrations, source de déperditions énergétiques notables. Les éléments à considérer pour la mise en œuvre de l’amélioration de la perméabilité sont en particulier l’amélioration de l’étanchéité des équipements électriques (prises, interrupteurs tableau électrique…), des coffres de volets roulants, des trappes d’accès aux combles, des portes d’entrée par remplacement des joints ou colmatage.

2.3 EVALUATION DE LA BRIQUE « COUPLAGE PAC ET SOURC ES D’AIR TEMPEREES »

Dans des opérations de réhabilitation où il est difficile d’utiliser l’eau ou le sol somme sources froides, les pompes à chaleur (PAC) air-air apparaissent parmi les systèmes de production de chauffage les plus performants et offrant la plus grande marge d’économie d’énergie par rapport à d’autres systèmes (notamment les convecteurs électriques). Elles ne nécessitent pas d’aménagements intérieurs et

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extérieurs trop contraignants, (contrairement aux PAC géothermiques et aux systèmes à distribution à eau), et restent parmi les plus abordables du marché dans cette catégories de système de production de chaleur. Cependant, ces PAC fonctionnent à des rendements (coefficient de performance : COP) relativement faibles pour les températures extérieures basses. Leurs performances décroissent pendant les périodes les plus froides, là où les besoins de chauffage sont les plus importants : ceci étant essentiellement dû aux cycles de dégivrage nécessaires pour supprimer la formation de givre au niveau de l’échangeur extérieur, et au déclenchement de résistances électriques d’appoint intégrées au système pour satisfaire les besoins de chauffage les plus importants. D’où l’idée d’évaluer l’intérêt du couplage d’une PAC air-air avec des sources d’air tempérées intégrées au bâtiment. En effet, différents composants d’une maison, se comportent comme des capteurs solaires passifs ou des zones tampons : une véranda, un comble perdu, et d’une certaine façon un vide sanitaire ou encore un puits canadien. L’air de sortie d’un échangeur double flux peut également servir à préchauffer l’air de la source froide de la PAC. Le potentiel énergétique de différents composants pouvant servir de sources froides a été évalué à l’aide du logiciel de simulation Comfie+Pléiades. Un modèle de pompe à chaleur y a été implémenté. Ce modèle calcule les consommations horaires d’énergie en fonction de la température des sources chaudes et froides de la PAC, des besoins de chauffage de la maison, ainsi que des données constructeurs à pleine charge. Il comprend un modèle polynomial de puissance calorifique et un modèle polynomial de COP à pleine charge, un modèle empirique de dégradation des performances due au dégivrage de l’échangeur extérieur. Un modèle additionnel permet de simuler l’effet du fonctionnement à charge partielle, augmentant ainsi les performances de la PAC dans le cas d’un compresseur de type Inverter. Enfin différentes variantes ont été testées permettant d’aboutir à une première comparaison entre les performances saisonnières d’une PAC couplée avec des sources d’air tempérées et celles d’une PAC installée de façon conventionnelle.

2.3.1 POTENTIALITE DES SOURCES D ’AIR TEMPEREES

La potentialité des sources d’air tempérées a été évaluée et comparée à l’ambiance extérieure pour la semaine la plus froide au climat de Trappes. Les courbes correspondantes sont présentées en 6.4 Evolution des températures. On y aperçoit très clairement l’influence du renouvellement d’air sur la température de ces sources d’air tempérées ainsi que l’influence du rayonnement solaire (surtout au niveau des combles et des vérandas). En effet, plus le taux de renouvellement d’air est grand, plus la température de la source s’abaisse et plus les déperditions du logement augmentent. Une autre façon d’évaluer la potentialité d’une source d’air tempérée est de comparer l’occurrence des températures des sources d’air tempérées pendant le fonctionnement de la PAC avec celle des températures extérieures.

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0

200

400

600

800

1000

1200

-10 -5 0 5 10 15 20

(Température en °C)

(Nom

bres

d'h

eure

)Tair_ext

TVide sanitaire

TComble 1

TComble 2

TsortieGAHE

Tmelange

Figure 1 : Occurrence des températures au cours d’une saison de chauffe dans la région de Trappes

Chacune des courbes d’occurrence présentées ci-dessus correspond aux occurrences de températures des zones tempérées dont les caractéristiques constructives sont décrites au paragraphe «Application et premiers résultats». La courbe marron étant le résultat du mélange de toute les sources d’air tempérées afin d’alimenter l’échangeur de l’unité extérieure. Une dernière façon d’illustrer la potentialité d’une source froide est de proposer un indicateur qui pourrait s’apparenter aux degrés heures. L’indicateur correspond à l’occurrence des écarts de température entre la source et l’ambiance extérieure. La courbe ci-dessous présente l’évolution de l’occurrence des écarts de température pour les zones tempérées dont on souhaite tirer partie. Mais la potentialité d’une source ne peut être évaluée uniquement en termes d’occurrence comme sur les courbes présentées dans ce paragraphe. En effet, juger et trancher sur la potentialité d’une source à être une source froide acceptable ou non est plus difficile que cela. L’étude et l’évaluation de la potentialité passe par les questionnements suivants : Quel est l’impact de l’élévation d’un degré Celsius de la température de la source froide de la pompe à chaleur sur sa consommation ? Un écart de x degrés Celsius à –5°C, a-t-il le même impact sur la consommation que l’augmentation de x degrés à +6°C ? Mais il n’y a pas de réponse unique à ce type de questionnement. En effet, les performances d’une PAC dépendent de la température de ses sources chaudes et froides, mais également des besoins de chauffage à satisfaire. Il y a une interaction directe entre le comportement du bâtiment et la charge de la PAC.

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0

200

400

600

800

1000

1200

-10 -5 0 5 10 15 20

(Ecart de température (Tsource-Text) en °C)

(Nom

bres

d'h

eure

)TVide sanitaire

TComble 1

TComble 2

TsortieGAHE

Figure 2 : Occurrence des écarts de températures entre les sources et l’ambiance extérieure au cours

d’une saison de chauffe dans la région de Trappes Les réponses aux questions précédentes ne peuvent être éclaircies que par simulation à l’aide d’un système global, intégrant à la fois le comportement du bâtiment soumis aux sollicitations extérieures et le comportement de la PAC.

2.3.2 MODELE DE PAC AIR-AIR

Le choix du modèle intégré à Pléiades+Comfie a fait l’objet d’une étude bibliographique et phénoménologique antérieure aboutissant au choix du modèle le plus adapté au cahier des charges fixés (voir 6.1 Cahier des charges et contraintes). L’étude bibliographique fait ressortir deux grandes familles de modèles. D’un coté, les modèles physiques basés sur une description détaillée des phénomènes physiques prenant place au sein de chaque composant du système (compresseur, échangeur, détendeur), de l’autre, les modèles empiriques basés sur une observation du comportement global du système 6.2 Modèle empirique de PAC). Compte tenu du cahier des charges que nous nous étions fixés lors des travaux précédents et des contraintes notamment en termes de disponibilité de données caractérisant les pompes à chaleur, l’emploi d’un modèle physique s’est avéré très difficile, voire dans notre cas impossible (cependant l’utilisation et l’étude d’un modèle détaillé ne sont pas totalement exclues, dans le cas où les données nécessaires pour un paramétrage seraient à notre disposition). C’est pourquoi nous avons choisi de nous orienter vers les modèles empiriques, nécessitant beaucoup moins de données pour leur paramétrage, et se suffisant des données constructeurs. Le modèle choisi [ROUJ2003]1 caractérise le système de pompe à chaleur dans son ensemble par ses températures de sources chaudes et froides et permet ainsi d’obtenir la puissance appelée par la pompe à chaleur intégrant la puissance du compresseur, des ventilateurs et des éléments de veille, ainsi que la puissance calorifique fournie par la pompe à chaleur au bâtiment. Le modèle polynomial est basé sur deux équations de modélisation polynomiales adimensionnelles établies à partir de l’expression de coefficient de performance théorique et d’une régression à partir des données constructeur par la méthode des moindres carrés.

1 Les références sont disponibles en 6.5 Bibliographie.

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2.3.2.1 Entrées/sorties du modèle

La Figure 3 rappelle de façon synthétique les entrées et sorties de ce modèle.

Figure 3 : Entrées/sorties du modèle de PAC

2.3.2.2 Modèle de COP à pleine charge

La puissance absorbée intégrant la puissance du compresseur, des ventilateurs et des éléments de veille, est calculée par un polynôme de deuxième degré en fonction de la température de l’air à l’entrée de l’évaporateur (unité extérieure) et de la température d’entrée de l’air au condenseur (unité intérieure) et également du rapport des puissances absorbées et de la puissance calorifique à pleine charge dans les conditions nominales.

( ) ( )221nomcalo

abs

pc_calo

pc_abs T.BT.B1.PP

PP ∆+∆+=

Où ( ) ( )

nomint

ext

int

ext

TT

TTT −=∆

2.3.2.3 Modèle de puissance calorifique à pleine ch arge

La puissance calorifique à pleine charge dans les conditions non nominales est modélisée d’une manière similaire.

( ) ( )nom_extext2nomint_int1nom_calo

pc_calo TT.ATT.A1PP −+−+=

2.3.2.4 Modèle de dégradation de la puissance calor ifique due au dégivrage

Afin de prendre en compte la dégradation de la puissance calorifique fournie par la pompe à chaleur compte tenu du givrage de l’échangeur extérieur (évaporateur) et des cycles nécessitant son dégivrage, le modèle simplifié suivant est choisi :

Si Text > 7°C alors pc_calocalo PP =

Si Text < 7°C alors dpc_calocalo C.PP = La valeur du coefficient de dégradation Cd provient d’essais [SCHI2000]2 évaluant la dégradation moyenne au cours d’un cycle de fonctionnement intégrant à la fois le fonctionnement normal de pompe à chaleur et les cycles de dégivrage. La valeur par défaut est 90%.

2.3.2.5 Modèle de dégradation des performances à ch arge partielle

Le modèle de dégradation des performances à charge partielle permet de prendre en compte l’évolution des performances lorsque la pompe à chaleur ne fonctionne pas à pleine charge et utilise la variation de fréquence (Inverter). Traditionnellement, on définit un coefficient de charge partielle pour les systèmes régulant la puissance par un fonctionnement marche arrêt par la formule suivante:

α+ττ==

nom

reelCPCOPCOPC

2 La bibliographie est disponible en 6.5 Bibliographie.

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τ est défini comme étant le taux de charge partielle : rapport entre les besoins de chauffage du bâtiment et la puissance calorifique capable d’être fournie par la pompe à chaleur.

calo

ch

PB=τ

α est la part de puissance des éléments de veille par rapport à la puissance totale de la pompe à chaleur.

nom_abs

veille

PP=α

Dans le cas, d’une pompe à chaleur équipée d’un Inverter (variateur de vitesse au compresseur), les performances du système s’améliorent pour des taux de charge compris entre 40% et 100%. L’évolution du coefficient de charge partielle en fonction du taux de charge est donnée à la figure suivante. Cette courbe a été établie à partir de données communiquées par des fabricants de pompes à chaleur japonais [RIVI2007] dans le cadre du projet européen Eco-Design. Ainsi la technologie Inverter, permet d’augmenter les performances de la pompe à chaleur lors de son fonctionnement à charge partielle jusqu’à un taux de charge partielle de 40%. Pour un taux de charge partielle inférieur à cette valeur, la pompe à chaleur fonctionne en mode marche arrêt et ne permet plus de bénéficier de la technologie Inverter. Ce modèle peut se décomposer en deux parties : l’une caractérisant les performances de la pompe à chaleur grâce à l’Inverter (40%<τ<100%) de façon linéaire, et l’autre caractérisant les performances pour un fonctionnement marche arrêt (τ<40%).

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Taux de charge

CC

P=

CO

P/C

OP

nom

Figure 4 : Coefficient de charge partielle en fonction du taux de charge

2.3.3 MISE EN ŒUVRE INFORMATIQUE

L’algorithme de calcul est présenté en 6.6 Algorithme de calcul.

2.3.4 APPLICATIONS ET PREMIERS RESULTATS

Nous avons souhaité tester le couplage d’une PAC air-air avec plusieurs sources d’air tempérées environnant sur une maison type du parc des maisons Phénix (vide sanitaire, combles perdus, sortie de la ventilation double flux, véranda). Afin d’écarter toute éventualité d’échange de chaleur entre les sources d’air tempérées et la zone de vie (c’est-à-dire d’une rétroaction positive venant favoriser la température des sources par simple transfert de chaleur entre la partie chauffée et les sources), une isolation conséquente a été envisagée. La maison dispose d’une surface habitable de 135 m², située en région parisienne, les simulations ayant été faites pour le climat de Trappes. Elle est composée d’un volume chauffé de 372 m² comprenant un séjour, une salle à manger, une cuisine, quatre chambres, 2 salles de bains. La terrasse (dont certaines variantes est équipée d’une véranda) est orientée au sud. Un schéma de la maison est donné ci-dessous.

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Figure 5 : Schéma de la maison et du couplage avec les sources d’air tempérées

Le volume et le renouvellement d’air des espaces jouant le rôle de sources froides sont : • Pour le vide sanitaire : 44 m3 et renouvellement d’air (RA) = 1 volume /heure

• Pour le comble 1 : 19 m3 et RA = 1 volume/heure

• Pour le comble 2 : 46 m3 et RA = 1 volume/heure

• Pour la sortie de la double flux, on dispose d’un espace chauffé de 372 m3 et RA=0,6 volume/heure

• Pour la véranda : 49 m3 et RA = 0,1 volume/heure.

La PAC testée est d’une puissance de 8 kW chaud équipée de la technologie Inverter permettant d’adapter au mieux la puissance calorifique délivrée par la machine et les besoins de chauffage. Les données constructeur de la PAC sont données en 6.7 Données constructeurs. Le tableau ci-dessous présente les premiers résultats du couplage d’une PAC air-air avec un vide sanitaire, puis des combles, puis une véranda, et enfin le couplage avec les trois en même temps.

VariantesBesoins de chauffage

(kWh)

Conso PAC (kWh)

Conso PAC + Appoint (kWh)

Conso PAC + Appoint + aux (kWh)

COP PACCOP PAC +

AppointCOP PAC +

appoint + aux

Maison avec véranda. Fonctionnement normal (unité extérieur à l'extérieur)

5861 % 1914 % 1914 % 1914 % 3,05 % 3,05 % 3,05 %

Couplage avec vide sanitaire 5861 1865 -2,6 1865 -2,6 1881 -1,7 3,13 2,62 3,13 2,62 3,1 1,64Couplage VS + Combles 5861 1851 -3,3 1851 -3,3 1887 -1,4 3,15 3,28 3,15 3,28 3,09 1,31Couplage VS + Combles + DF 5861 1668 -13 1668 -13 1704 -11 3,5 14,8 3,5 14,8 3,43 12,5Couplage VS + Combles + DF + véranda 5861 1660 -13 1660 -13 1700 -11 3,52 15,4 3,52 15,4 3,43 12,5

Couplage unique avec puits canadien 5861 1566 -18 1566 -18 2016 5,33 3,73 22,3 3,73 22,3 2,9 -4,9 Tableau 1 : Consommations et COP d’une PAC pour différentes variantes de couplage avec des

sources d’air tempérées Les premiers résultats montrent clairement une diminution des consommations saisonnières de la PAC lors du couplage avec les différentes sources. Un gain de 11% sur les consommations est noté pour le couplage avec les trois sources en même et une augmentation du COP de 12% est constatée. L’ensemble de ces résultats prennent en compte la consommation des ventilateurs supplémentaires qui acheminent l’air des sources vers l’échangeur de la PAC. Pour l’instant un simple ratio (0.25 W/(m3.h)) modélise l’influence de ces ventilateurs dans la consommation globale du système couplé. Le travail demande encore à être approfondi et aucune conclusion définitive ne peut être donnée sur l’évaluation de l’intérêt du couplage d’une PAC air-air avec un vide sanitaire, des combles et une véranda.

2.3.5 CONCLUSION ET PERSPECTIVES

Comme le montre le tableau ci-dessus, la tendance de l’influence du couplage sur le comportement de la PAC semble plutôt positive. Mais plusieurs aspects doivent être approfondis avant de pouvoir se

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prononcer sur l’efficacité ou non de ce type de couplage, notamment sur la modélisation des ventilateurs supplémentaires. Pour l’instant, les débits de renouvellement d’air dans les zones tempérées sont constants tout au long de la simulation. Mais une augmentation de ces renouvellements lorsque les températures sont favorables pourrait permettre d’exploiter au mieux ces sources. -Perspectives :

• Les résultats sont à affiner notamment en ce qui concerne la modélisation des auxiliaires supplémentaires et la régulation du renouvellement d’air dans les zones tempérées.

• Une étude de sensibilité doit être menée sur les paramètres du modèle, le dimensionnement de la PAC, et le climat.

• Le couplage avec un puits canadien est à approfondir ainsi que le couplage avec un capteur à air.

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2.4 EVALUATION DES BRIQUES « GESTIONS DU CHAUFFAGE »

La régulation terminale régule les systèmes d’émission de chauffage et de refroidissement (radiateurs, ventilo-convecteur, etc.). Dans le bâtiment les différents systèmes d’émission de chaleur ou de froid, possèdent un régulateur qui leurs est associé. Ce régulateur appelé régulateur terminal sert à assurer dans les locaux, la température de consigne de manière constante dans le temps. L’étude qui suit porte sur la régulation du chauffage et le rôle central des régulateurs. Les résultats découlent de simulations dynamiques sur le logiciel SIMBAD, avec les hypothèse de modélisation décrites à l’ANNEXE 3 : Modélisation sous SIMBAD et simulations des automatismes.

2.4.1 LA REGULATION AU SENS DE LA RT2005

La précision de la régulation terminale détermine la variation temporelle de la température de consigne. La surconsommation d’énergie qui en découle est modélisée dans la RT2005 par une augmentation de la température de consigne par rapport à la température de consigne conventionnelle. On modélise trois cas de régulateur :

• un premier cas où la température de consigne est parfaitement respectée (cas idéal) ;

• un second cas où on a un régulateur assez bon (+0,5°C par rapport à la consigne) ;

• un troisième cas avec un mauvais régulateur (+2°C par rapport à la consigne).

2.4.2 APPROCHE SENSIBILISATION SUR LES REGULATEURS

On représente, sur le graphique suivant, les besoins de chauffage pour les trois cas précédents. Les simulations sont réalisées avec le scénario d’intermittence n°2.

0

50

100

150

200

250

300

Régulation idéale(+0°C)

Bonne régulation(+0,5°C)

Régulation mauvaise(+2°C)

Bes

oins

cha

uffa

ge

(kW

hEF

/m².a

n)

Trappes

Nice

Figure 6 : Besoins en chauffage pour la maison 1

Les résultats comparent les consommations des maisons pour deux régulateurs : un bon (+0,5°C sur la consigne) et un mauvais (+2°C sur la consigne). Les écarts entre les deux permettront de sensibiliser les propriétaires sur l’avantage d’un bon régulateur et de compléter les fiches de présentation.

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Ci-dessous, on présente les gains sur les besoins de chauffage en passant d’un mauvais à un bon régulateur (régulateur certifié).

Type de maison Situation géographique Gain sur les besoins de chauffage Trappes 14,0% Maison1 Nice 18.2% Trappes 15.3 % Maison3 Nice 21.7%

Tableau 2 : Gains réalisés sur les besoins de chauffage en changeant de régulateur Le choix d’un régulateur performant génère des économies sur le chauffage (et donc sur la facture) allant de 14 à 22%, selon le type de maison. L’intérêt ici n’est pas de modifier le cœur de calcul et donc de jouer sur l’étiquette énergie, mais de sensibiliser les gens sur la qualité du matériel utilisé. Cela d’autant plus que les propriétaires ne connaissent généralement pas le type de régulateur qu’ils possèdent. L’approche consiste donc à montrer aux propriétaires de maisons Phénix qu’un bon régulateur assure des gains sensibles sur les consommations de chauffage.

2.4.3 APPROCHE SENSIBILISATION SUR LA CONSIGNE DE TEMPERATURE

D’un autre point de vue, les résultats précédents peuvent être interprétés en considérant la température de consigne effective et non plus en illustrant le type de régulation. Si l’on trace en effet les pertes sur les besoins de chauffage par rapport à une régulation idéale à 19°C :

Pertes sur les besoins de chauffage par rapport à une régulation parfaite à Trappes

5,7%

23,0%

6,2%

25,4%

0,0%

5,0%

10,0%

15,0%

20,0%

25,0%

30,0%

Régul 0,5 Régul2

Per

tes

Maison1

Maison3

Trappes

Pertes sur les besoins de chauffage par rapport à une régulation parfaite à Nice

7,8%

31,7%

9,6%

39,9%

0,0%

5,0%

10,0%

15,0%

20,0%

25,0%

30,0%

35,0%

40,0%

45,0%

Régul 0,5 Régul2

Per

tes

Maison1

Maison3

Nice

Figure 7 : Pertes sur les besoins de chauffage par rapport à une régulation parfaite, à Trappes et à

Nice. On constate que le choix d’une programmation à 19,5°C au lieu de 19°C engendre une augmentation des besoins de chauffage d’environ 7% et qu’une programmation à 21°C au lieu de 19°C est responsable d’une augmentation des besoins de 20% à presque 40% suivant le climat. On remarque également que, dans cette gamme de température, les besoins sont une fonction linéaire de la régulation, c'est-à-dire linéaire par rapport à l’augmentation de température de consigne de chauffage.

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Besoins en chauffage

0

20

40

60

80

100

120

-0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5Augmentation de la température de consigne due au

régulateur

Bes

oins

cha

uffa

ge

(kW

hEF

/m².a

n)

Trappes

Nice

Régulationmoyenne

Régulationmauvaise

Sans régulation

Figure 8 : Besoins de chauffage en fonction de l’augmentation de température de consigne par rapport

à 19°C, pour la maison3 On peut donc interpoler les besoins de chauffage en fonction de la température. Ces informations constituent des éléments de sensibilisation importants qui seront capitalisés et restitués au travers de fiches descriptives dans l’outil d’aide à la décision : On informe les utilisateurs de l’impact sur les besoins énergétiques d’une augmentation de la température de consigne. Pour 2°C de plus dans la m aison, on augmente de 20% les besoins en chauffage.

Température intérieure

Augmentation des besoins de chauffage à Trappes

Nb de kWhEF/an consommés en plus pour 75m² (maison1)

Nb de kWhEF/an consommés en plus pour 75m² (maison3)

19.0°C 0% 0 0 19.5°C 6% 968 390 20.0°C 12%* 1940* 800* 20.5°C 18%* 2900* 1200* 21.0°C 24% 3900 1600

*interpolation des données Tableau 3 : Gains réalisés sur les besoins de chauffage suivant la consigne de température

Pour avoir un ordre de grandeur, par exemple, programmer 21°C comme température de consigne de chauffage (comparé au 19°C réglementaire) dans sa m aison génère un surcoût d’environ 230 euros3 sur l’année pour une maison de type 1 ou de 100 euros pour le type 3.

3 En prenant 1 kWhEF = 0.06€ pour l’électricité.

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2.5 EVALUATION DE LA BRIQUE « PERMEABILITE A L’AIR »

L’étude réalisée vise à apporter des éléments sur la modélisation des briques technologiques propres à la ventilation. Est abordée en particulier la problématique de prise en compte des débits d’air liés à la perméabilité . L’objectif de cette étude est de donner un référentiel de valeur des débits d’infiltrations dans une maison individuelle et d’évaluer l’impact sur la facture énergétique de travaux d’amélioration de la perméabilité.

2.5.1 LES ATOUTS D’UNE BONNE PERMEABILITE A L ’AIR

Le renouvellement d’air dans une maison est primordial. Il permet de pourvoir à nos besoins en oxygène, d’évacuer les odeurs et les polluants ou bien encore d’éliminer l’excès d’humidité. Le renouvèlement d’air dans un bâtiment est composé :

� du renouvèlement d’air « spécifique » assuré par un système de ventilation et nécessaire aux différents besoins des occupants du logement et à la conservation du bâti.

� du renouvèlement d’air « supplémentaire » dû à la perméabilité des ouvrants et aux défauts d’étanchéité de l’enveloppe.

Ce renouvèlement d’air « non maîtrisé » lié à la perméabilité du bâtiment engendre potentiellement :

• un gaspillage de l’énergie par la génération de déperditions supplémentaires durant la période de chauffe.

• une altération de la qualité d’air par chargement en polluants (fibres, poussières, moisissures, composés organiques volatils…) lors du passage au travers des parois de l’enveloppe du bâtiment.

• une altération du confort à la fois acoustique (bruits extérieurs) et thermique (courant d’air, paroi froide …)

• des désordres au niveau du bâti . Durant la période de chauffe, l’air exfiltré (de l’intérieur vers l’extérieur du bâtiment) se refroidit dans l’isolant et potentiellement condense, diminuant ainsi les performances de l’isolant et favorisant l’apparition de corrosion et de moisissures.

Source : document CETE de Lyon 4

Procurer aux occupants un air de qualité et en quantité suffisante sans excès suppose par conséquent de limiter le débit d’air supplémentaire parasite et donc de travailler à assurer une bonne perméabilité à l’air du bâtiment.

4 Extrait de « Perméabilité à l’air de l’enveloppe des bâtiments – Généralités et sensibilisation » octobre 2006 – CETE de Lyon

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2.5.2 METHODE D’EVALUATION

Comme précisé précédemment, le débit d’air lié à la perméabilité est notamment source de déperditions énergétiques durant la période de chauffe. Ce paragraphe propose par conséquent l’utilisation d’une méthode adaptée pour l’évaluation des débits d’infiltration dans un bâtiment.

2.5.2.1 Méthode générale

Les calculs des débits d’infiltration ont été réalisés selon la méthode utilisée dans les réglementations thermiques RT2005 et RT existant. Cette méthode, inspirée de la norme européenne EN15242, est basée sur un calcul itératif permettant l’évaluation à chaque pas de temps de la pression à l’intérieur du bâtiment Pib par résolution du bilan massique faisant intervenir l’ensemble des débit mis en jeux illustrés sur la Figure 9, à savoir :

• le débit massique repris par le système de ventilation mécanique : Qm_rep (en kg/s),

• le débit massique soufflé par le système de ventilation mécanique (ventilation mécanique double flux) : Qm_sou (en kg/s),

• le débit massique traversant lié à la perméabilité du bâtiment : Qm_def (en kg/s),

• le débit massique traversant les entrées d’air : Qm_ea (en kg/s),

• le débit massique du aux conduits à tirage naturel : Qm_cond (en kg/s).

Pib correspond par conséquent à la valeur vérifiant la conservation de la masse, i.e. l’équation suivante :

Qm_def (Pib) + Qm_ea (Pib) + Qm_sou + Qm_rep + Qm_c ond = 0

DEBIT LIE A LA PERMEABILITE

DEBIT EXTRAIT

DEBIT SOUFFLE

DEBIT TRAVERSANT LES ENTREES D’AIR

DEBIT DU AUX CONDUITS A

TIRAGE NATUREL

VENTILATIONMECANIQUE

DEBIT LIE A LA PERMEABILITE

DEBIT EXTRAIT

DEBIT SOUFFLE

DEBIT TRAVERSANT LES ENTREES D’AIR

DEBIT DU AUX CONDUITS A

TIRAGE NATUREL

VENTILATIONMECANIQUE

Figure 9 : Schématisation des débits d’air entrants et sortants dans une maison individuelle

Cette méthode implicite permet l’évaluation à chaque pas de temps des débits traversant les entrées d’air et liés à la perméabilité et ceci notamment en fonction des conditions climatiques extérieures. Ces derniers peuvent être positifs (entrants) ou négatifs (sortants) selon la différence de pression entre l’intérieur et l’extérieur du bâtiment. Les paragraphes suivants donnent des informations complémentaires sur la caractérisation de ces débits massiques.

2.5.2.2 Evaluation de la Pression extérieure

La pression extérieure au niveau du bâtiment est calculée à chaque pas de temps. Elle est fonction de la différence de température entre l’intérieur et l’extérieur et de la vitesse du vent.

2.5.2.3 Caractérisation de la perméabilité de l’env eloppe

Le débit Qm_def traversant un défaut d’étanchéité s’exprime selon une loi en puissance 2/3 de la différence de pression entre l’intérieur et l’extérieur du bâtiment. Cette valeur par défaut de 2/3 pour

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l’exposant est intermédiaire entre celles caractérisant un écoulement laminaire et turbulent (respectivement 1 et ½.). Qm_def est de plus proportionnel à la perméabilité sous 4 Pa Qv4Pa déterminée de la manière suivante :

Qv4Pa = Qv4Pa conv/m² ATBAT Avec :

� ATBAT : surface des parois déperditives (m²) dont les planchers bas sont exclus.

� Qv4Paconv/m² : valeur conventionnelle de la perméabilité sous 4Pa (m3/h sous 4 Pa) par unité de surface déperditive dont les planchers bas sont exclus

Le Tableau 4 restitue les valeurs conventionnelles données par la Règlementation Thermique sur l’existant de la perméabilité à l’air sous 4Pa dans le secteur résidentiel. Cet indicateur ramène le débit de fuite à une dimension caractéristique du b âtiment et permet donc de comparer les constructions entre elles. Fenêtres sans joints

ET cheminée sans trappe de fermeture

Fenêtres sans joints OU cheminée sans trappe de fermeture

Autres cas

Qv4Paconv/m (en m3/h/m² sous 4 Pa) 2.5 2 1.7

Tableau 4 : Valeurs conventionnelles de la perméabilité à l’air sous 4Pa - secteur résidentiel

2.5.2.4 Caractérisation des entrées d’air

Le débit Qm_ea traversant les entrées d’air s’exprime selon une loi en puissance 1/2 de la différence de pression entre l’intérieur et l’extérieur du bâtiment (si inférieure à 20Pa). Il est de plus proportionnel à la somme des modules des entrées d’air Smea, i.e. le débit en m3/h pour une différence de pression de 20Pa. Smea s’exprime de la manière suivante :

Smea = Smea conv A Avec :

• A : surface utile en m²

• Smeaconv : valeur conventionnelle de la somme des modules d’entrée d’air exprimée en m3/h/m² de surface utile sous 20 Pa.

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Le Tableau 5 restitue les valeurs conventionnelles données par la Règlementation Thermique sur l’existant des valeurs conventionnelles de la somme des modules d’entrée d’air.

Smeaconv m3/h/m²

Ventilation par ouverture de fenêtres 0 Systèmes de ventilation par entrées d’air hautes et basses 4 Ventilation mécanique autoréglable « avant 1982 » 2 Ventilation mécanique autoréglable « après 1982 » 2 Ventilation mécanique à extraction hygroréglable 2 Ventilation mécanique gaz hygroréglable 2 Ventilation mécanique à extraction et entrées d’air hygroréglable 1.5 Ventilation mécanique double flux avec échangeur 0 Ventilation mécanique double flux sans échangeur 0 Ventilation par conduit 4 Ventilation hybride 3 Extracteur mécanique sur conduit non modifié de ven tilation naturelle existante

4

Tableau 5 : Valeurs conventionnelles de la somme des modules d’entrée d’air

2.5.2.5 Calcul des débits repris et soufflés

Le calcul du débit spécifique du bâtiment s’effectue à partir du débit d’air à reprendre (débit repris) ou à fournir (débit soufflé) dans les locaux. Le débit et repris et soufflés se calculent respectivement de la manière suivante :

Qva_sou = Crdb conv Cdep conv Cfres conv Qva_sou spec/m²_conv A Qva_rep = Crdb conv Cdep conv Cfres conv Qva_rep spec/m²_conv A

Avec : � Crdb conv : valeur conventionnelle du coefficient de régulation des débits

Ce coefficient de régulation est un facteur multiplicatif destiné à prendre en compte les systèmes de gestion du débit (dispositif de détection d’utilisation du local, dispositif de comptage d’occupation ou encore sondes CO2).

� Cdep conv : valeur conventionnelle du coefficient de dépassement

Le coefficient de dépassement est un facteur multiplicatif visant à prendre en compte les contraintes de dimensionnement des installations de ventilation.

� Cfres conv : valeur conventionnelle du coefficient de fuite des réseaux

Le coefficient de fuite est également un facteur multiplicatif fonction de la classe de fuite du réseau. La classe de fuite est déterminée selon le type de réseau (basse pression ou autres cas) et selon la classe d’étanchéité (définie par une norme).

� Qva_sou spec/m²_conv : valeur conventionnelle du débit spécifique moyen soufflé par unité de surface habitable exprimé en m3/h/m².

� Qva_rep spec/m²_conv : valeur conventionnelle du débit spécifique moyen repris par unité de surface habitable exprimé en m3/h/m².

� A : surface habitable desservie par le système de ventilation.

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L’ensemble des valeurs conventionnelles disponibles dans la RT existant sont répertoriées dans le Tableau 6. Qva_rep

spec/m²_conv Qva_sou spec/m²_conv

Crdb conv Cdep conv Cfres conv

Ventilation par ouverture de fenêtres 1.2 1.2 1 1 1

Systèmes de ventilation par entrées d’air hautes et basses 1.2 0 1.3 1.25 1.1

Ventilation mécanique autoréglable «avant 1982» 1.2 0 1.15 1.25 1.1

Ventilation mécanique autoréglable «après 1982» 1.2 0 1 1.25 1.1

Ventilation mécanique à extraction hygroréglable 1.2 0 0.75 1.25 1.1

Ventilation mécanique gaz hygroréglable 1.2 0 0.85 1.25 1.1

Ventilation mécanique à extraction et entrées d’air hygroréglable

1.2 0 0.65 1.25 1.1

Ventilation mécanique double flux avec échangeur 1.2 1.2 1 1.25 1.1

Ventilation mécanique double flux sans échangeur 1.2 1.2 1 1.25 1.1

Ventilation par conduit 1.2 0 1.3 1.25 1.1 Ventilation hybride 1.2 0 1.25 1.25 1.1 Extracteur mécanique sur conduit non modifié de ventilation naturelle existante

1.2 0 1.15 1.25 1.3

Tableau 6 : Valeurs conventionnelles pour le calcul des débits repris et soufflés NB : dans le secteur résidentiel, les débits d’air spécifiques sont permanents, i.e. il n’y a pas de période d’inoccupation pour les débits soufflés et repris.

2.5.3 QUANTIFICATION DES DEBITS D ’AIR LIES A LA PERMEABILITE

2.5.3.1 Paramètres

Comme il a été montré précédemment, le débit d’infiltration résulte d’un bilan complexe et dépend principalement des paramètres suivants :

� la différence de température entre l’intérieur et l’ex térieur du bâtiment : calcul de la pression extérieure,

� la vitesse du vent : calcul de la pression extérieure,

� le système de ventilation : détermination des débits repris et soufflé et somme des modules d’entrée d’air sous 20 Pa,

� les surfaces habitables et déperditives,

� La perméabilité sous 4 Pa : caractérisation du débit d’infiltration.

Les températures et les taux d’humidité extérieurs et intérieurs, sont de plus impactant dans la détermination des masses volumiques de l’air intérieure et extérieure. Des calculs ont été réalisés selon la méthode décrite afin de peser l’impact des différents paramètres sur le débit d’infiltration. Le champ d’investigation concerne les maisons individuelles du parc Phénix.

2.5.3.2 Gamme de travail

2.5.3.2.1 La différence de température entre l’inté rieur et l’extérieur et la vitesse du vent

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VOLUME 2

La RT existant utilise un découpage de la France en 8 zones climatiques. Dans le Tableau 7 sont proposées la valeur annuelle moyenne des températures extérieures et vitesse du vent.

METEO Température extérieure annuelle moyenne (°C)

Vitesse du vent (m/s)

Zone H1a - TRAPPES 11.12 3.09

Zone H1b - NANCY 10.35 2.95

Zone H1c - MACON 11.60 2.58

Zone H2a - RENNES 12.12 3.54

Zone H2b - LA ROCHELLE 13.34 3.97

Zone H2c - AGEN 13.35 2.55

Zone H2d - CARPENTRAS 14.07 2.77

Zone H3 - NICE 15.91 3.47

Tableau 7 : Température extérieure et vitesse du vent annuelle moyenne – RT existant Afin d’évaluer au premier ordre de manière décoléré les impacts de la différence de température et de la vitesse du vent, les météos suivantes seront retenues :

• Impact de la différence de température extérieure :

o Rennes : Température extérieure 12.12°C (vent : 3.54 m/s)

o Nice : Température extérieure 15.91°C vent : 3.47 m/s)

• Impact de la vitesse du vent :

o Agen : Vitesse du vent 2.55 m/s (température extérieure: 13.35°C)

o La Rochelle : Vitesse du vent 3.97 m/s (température extérieure: 13.34°C)

2.5.3.2.2 Les surfaces habitables et déperditives

La maison de référence retenue est la maison rectangulaire identifiée comme représentative dans le cadre du projet ODMIR4. Le calcul de la surface déperditive peut alors être raisonnablement exprimé en fonction de la surface habitable de la manière suivante :

ATBAT = A + 10 A0.5 Concernant le parc de maisons individuelles Phénix, les surfaces habitables sont principalement comprises entre 60 m² et 150 m²

2.5.3.2.3 Le système de ventilation

O se propose de considérer trois systèmes de ventilation distincts : � Ventilation naturelle par ouverture de fenêtres

� Ventilation mécanique autoréglable « après » 1982

� Ventilation double flux avec échangeur

2.5.3.2.4 La perméabilité sous 4 Pa : caractérisati on du débit

d’infiltration

Le Tableau 4 donne les valeurs conventionnelles données par la RT existant de la perméabilité à l’air sous 4Pa dans le secteur résidentiel. Ces valeurs s’échelonnent de 2.5 à 1.7. Concernant les bâtiments neufs, on retiendra les valeurs suivantes pour le logement individuel :

• RT 2005 : valeur par défaut 1.3 m3/h.m²

• RT 2005 : valeur de référence 0.8 m3/h.m²

• Label «BBC-Effinergie» pour les bâtiments neufs : objectif de perméabilité inférieur ou égal à 0.6 m3/h.m² en maison individuelle.

• Label «Passivhaus » 0.16 m3/h.m² (si Volume chauffée/ ATBAT = 1.4m)

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L’ensemble de ces valeurs sont restituées sur la Erreur ! Source du renvoi introuvable. sur laquelle est proposée l’échelle d’appréciation des valeurs de perméabilité à l’air élaborée par le CETE de LYON5.

BBC-EffinergieBâtiments neufs

Valeurs conventionnellesRT existant

2.5

Figure 10 : Echelle d’appréciation du CETE de Lyon

2.5.3.3 Résultats

Les calculs réalisés ont pour vocation de mesurer la sensibilité du débit d’infiltration aux différents paramètres. Il a été choisi de travailler pour une surface habitable de 75m² correspondant à la surface moyenne des maisons individuelles Phénix. Les valeurs conventionnelles correspondantes sont répertoriées dans le Tableau 8 et le Tableau 9. Toutes les moyennes des débits d’infiltration présentées ont été réalisées sur la période de chauffe. Qva_rep (m3/h) Qva_sou(m3/h) Smea (m3/h) Ventilation naturelle 90 90 0 Ventilation Simple Flux 123.75 0 150 Ventilation Double Flux 123.75 123.75 0

Tableau 8 : Valeurs conventionnelles (1) - MI surface habitable de 75 m²

Qv4Paconv/m² Qv4Pa (m 3/h) 2.5 404 1.7 274.7 0.8 129.3

Tableau 9 : Valeurs conventionnelles (2) - MI surface habitable de 75 m²

2.5.3.4 Résultats pour les ventilations Simple et D ouble Flux

2.5.3.4.1 Impact de la vitesse du vent

Sur les figures suivantes sont proposés des graphes représentant pour des ventilations simple et double flux le ratio entre le débit volumique d’infiltration qv_inf et le débit volumique repris au niveau de la ventilation qv_rep. Les débits volumiques repris sont ici identiques pour les ventilations simple et double flux, les résultats sont donc directement comparables. Sur la Figure 11 sont proposées les valeurs de qv_inf/qv_rep pour La Rochelle et Agen. Ces deux zones climatiques sont rappelons le, caractérisées par des températures extérieures moyennes sur

5 Extrait de « Perméabilité à l’air de l’enveloppe des bâtiments – Généralités et sensibilisation » octobre 2006 – CETE de Lyon

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l’année identiques et des vitesses moyennes de vent sur l’année correspondant aux extrêmes en France :

� vitesse moyenne du vent à Agen : 2.55 m/s,

� vitesse moyenne du vent à La Rochelle : 3.97 m/s.

Ventilation Simple Flux - Impact de la vitesse du v ent

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0.5 1 1.5 2 2.5

Perméabilité (m3/h.m²)

qv_i

nf /

qv_r

ep

LA_ROCHELLE

AGEN

+ 8.5 m3/h

+ 29 m3/h

+ 47 m3/h

(i) Ventilation Simple Flux

Ventilation Double Flux - Impact de la vitesse du v ent

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

0.5 1 1.5 2 2.5


qv_i

nf /

qv_r

ep

LA_ROCHELLE

AGEN

+15.5 m3/h

+33 m3/h

+48 m3/h

(ii)Ventilation Double Flux

Figure 11 : Impact du vent sur le débit d’infiltration On constate dans un premier temps que les valeurs des débits d’infiltrations sont particulièrement significatives quelque soit le système de ventilation mécanique. Pour la valeur par défaut RT 2005 -bâtiments neuf de la perméabilité (P = 1,3), les débits d’infiltrations atteignent autour de 20% du débit repris pour une ventilation simple flux et 40% pour une ventilation double flux ! Le débit d’infiltration apparait de plus, très sensible à la vitesse du vent. Cet effet est d’autant plus marqué que la perméabilité du bâtiment est importante. En effet, pour une perméabilité de 2.5, on observe entre une configuration « faiblement ventée » et « fortement ventée » une augmentation du débit de l’ordre de 37% du débit repris par les systèmes de ventilation mécanique alors que pour une perméabilité de 0.8 (valeur de référence RT2005 - bâtiments neuf) cette augmentation n’est plus que de 10% environ. Enfin, comme souligné précédemment les débits d’infiltration en ventilation double flux sont particulièrement importants. Ces infiltrations « parasites » vont directement générer des déperditions de chaleur supplémentaires en permettant l’entrée d’air froid extérieur durant la période de chauffe. Ce débit d’air ne passant pas par l’échangeur et ne bénéficiant par conséquent d’aucune récupération de chaleur, la performance énergétique globale du système de ventilation est directement pénalisée.

2.5.3.4.2 Impact de la température extérieure

D’une manière générale, l’impact de la température extérieure est nettement moins significatif que l’impact de la vitesse du vent. A titre d’illustration, la Figure 12 propose la représentation de qv_inf/qv_rep pour Rennes et Nice, deux zones climatiques à vitesse moyenne de vent équivalente et dont les températures moyenne extérieures sont :

� température extérieure moyenne à Rennes : 12.12°C,

� température extérieure moyenne à Nice : 15.91°C.

26/147

VOLUME 2

Ventilation Simple Flux - Impact de la température extérieure

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.5 1 1.5 2 2.5


qv_i

nf /

qv_r

ep

NICE

RENNES

Figure 12 : Impact de la température extérieure sur le débit d’infiltration

Les températures intérieures et extérieures vont de plus intervenir directement dans le calcul des masses volumiques nécessaires pour l’écriture de l’équation de continuité à partir des débits volumiques. Au global, l’impact de la température extérieure induit des variations de l’ordre de quelques pourcents.

27/147

VOLUME 2

2.5.3.5 Résultats pour la ventilation naturelle

Sur la Figure 13 est tracé le débit volumique d’infiltration en fonction de la perméabilité dans le cas d’une ventilation naturelle par ouverture de fenêtres. La ventilation naturelle par ouverture de fenêtres est ici modélisée comme une ventilation double flux avec des débits repris et soufflés fixés de manière à assurer un renouvellement d’air par l’ouverture des fenêtres qui soit conforme au débit imposé par la règlementation sanitaire, i.e. 90m3/h ici. Globalement les valeurs des débits de fuite sont très importantes et lorsque le niveau d’étanchéité de la maison est faible, le débit d’infiltration devient largement supérieur au débit repris. Une maison très peu étanche (P = 2.5) laissent donc passer au travers de ces défauts d’étanchéité l’équivalent du débit extrait par une ventilation mécanique autoréglable pour la même surface d’habitation. Les maisons du parc Phénix de première génération rentrent a priori dans ce cadre.

Ventilation Naturelle

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

100.0

110.0

0.5 1 1.5 2 2.5


qv_i

nf (

m3/

h)

TRAPPES

Figure 13 : Débit d’infiltration – Ventilation naturelle

2.5.4 IMPACT SUR LA CONSOMMATION ENERGETIQUE

Les résultats précédents ont montrés la part particulièrement significative du débit dus aux infiltrations dans une maison peu étanche. Les maisons individuelles de première génération du parc Phénix ont été construites entre 1950 et 1974. Les procédés constructifs de l’époque laissent supposer que l’étanchéité du bâti est probablement peu travaillée, i.e. une perméabilité en ordre de grandeur proche de 2.5. Ces maisons ne sont en général pas équipées de ventilation mécanique et le renouvèlement d’air s’effectue principalement par les ouvertures de fenêtre et les défauts d’étanchéité. Dans une optique de réhabilitation énergétique d’une maison individuelle de ce type, les bouquets de solutions élaborés dans le cadre du projet ODMIR4 proposent en premier lieu un travail sur la réduction des besoins en chauffage par l’amélioration de l’enveloppe. Les premiers travaux envisagés consisteront donc à améliorer l’isolation par le remplacement des menuiseries, le remplissage des murs double paroi et le renforcement de l’isolation du plancher haut. Les interventions relatives à ces travaux engendrent une amélioration de l’étanchéité globale du bâtiment. La mise en place d’une ventilation mécanique est alors impérative pour assurer un renouvèlement d’air suffisant et éviter une altération du bâti (humidité, corrosion, moisissures…). On peut raisonnablement estimer qu’une valeur de 2 pour la perméabilité est atteinte. Il est alors intéressant de mesurer l’impact sur l’étiquette énergétique d’une action spécifique qui viserait à améliorer la perméabilité du bâti pour atteindre la valeur par défaut de la RT 20005 sur les bâtiments neuf, soit 1.3. Les calculs réalisés permettent d’estimer que dans cette configuration, ces travaux complémentaires permettraient (cf. Figure 14) une division par 2 des débits d’infiltrations, soit une réduction de l’ordre de 10kWhep/m²/an sur la consommation en énergie primaire (pour un chauffage électrique).

28/147

VOLUME 2

MI 1950-1974Ventilation naturelle

MI 1950-1974Ventilation naturelle Ventilation Simple Flux

Briques technologiques

� Remplacement des menuiseries

� Remplissage des murs double paroi

� Renforcement de l’isolation plafond


� Remplacement des menuiseries

� Remplissage des murs double paroi

� Renforcement de l’isolation plafond

Ventilation Simple Flux


� Amélioration de l’étanchéité


� Amélioration de l’étanchéité

P~2.5 m3/h m² P~2 m3/h m²

P~1.3 m3/h m²

Débit infiltration / 2

- 10 kWh/m²/an

Chauffage électrique Chauffage électrique

Chauffage électrique

75 m² 75 m²

75 m²

Figure 14 : Briques technologiques amélioration de l’étanchéité

29/147

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2.5.5 CONCLUSION

Les résultats précédents ont montrés qu’il était essentiel dans une maison individuelle équipée d’un système de ventilation mécanique, de travailler à améliorer l’étanchéité à l’air du bâti pour diminuer la part des débits d’infiltrations, source de déperditions énergétiques notables. Les éléments à considérer pour la mise en œuvre de l’amélioration de la perméabilité sont en particulier l’amélioration de l’étanchéité des équipements électriques (prises, interrupteurs tableau électrique…), des coffres de volets roulants, des trappes d’accès aux combles, des portes d’entrée par remplacement des joints ou colmatage. Pour illustration :

� Une mesure réalisée sur la maison de Saint-Fargeau-Ponthierry a permis d’évaluer une perméabilité de 1.65 m3/h.m². Le colmatage de la trappe d’accès aux combles a permis de faire descendre cette valeur à 1.54 m3/h.m².

� La surface équivalente des défauts d’étanchéité à colmater pour passer d’une perméabilité de 2 à 1.3 pour une maison de 75m² est de 202.8cm² est représentée échelle 1 sur la Figure 15.

202.8 cm²

SURFACE EQUIVALENTE DES DEFAUTS D’ETANCHEITE A COLMATER POUR

PASSER D’UNE PERMEABILITE DE 2 à 1.3

(pour une MI phénix de surface habitable 75m²)

14.24 cm

14.24 cm

Figure 15 : Surface équivalente des défauts d’étanchéité à éliminer - Surface habitable

de 75m²

30/147

VOLUME 2

2.6 EVALUATION DES BRIQUES « EQUIPEMENTS »

2.6.1 INTRODUCTION

Le but de cette partie est de présenter la démarche adoptée pour l’évaluation des nouveaux rendements simplifiés des systèmes de production de chauffage et d’ECS. Il s’agit de proposer une mise à jour des rendements pour faire évoluer le tableau de la méthode 3CL actuelle. Ces nouveaux coefficients ont été obtenus à partir de modélisations de référence réalisées sur le logiciel de simulation dynamique CA-SIS développé par EDF R&D.

2.6.2 METHODOLOGIE GENERALE

Deux phases distinctes ont permis d’établir les rendements globaux d’installation pour divers équipements. La première phase consiste à évaluer la dispersion des résultats en fonction de paramètres a priori influents comme la zone climatique, le niveau d’isolation, la forme de la maison. Pour cette première phase, nous avons utilisé la modélisation des typologies de maison Phénix équipées d’une pompe à chaleur air/air, et calculé les besoins de chauffage et les consommations associées pour ces différentes configurations. Fort de ces premiers résultats qui permettent une extrapolation réaliste, la phase deux s’attache à définir les rendements globaux recherchés.

2.6.3 PREMIERE PHASE : ETUDE DE SENSIBILITE

2.6.3.1 Modélisation des maisons

Nous présentons, dans ce paragraphe, les hypothèses prises pour réaliser la modélisation des maisons. Les documents utilisés pour construire cette étude thermique sont les suivants :

- plans et métrés des étages des maisons,

- coefficients de conduction des parois et des vitrages des maisons,

- avis techniques des maisons Phénix pour les années 83, 92 et 98.

2.6.3.1.1 Description des maisons

Nous avons modélisé trois maisons Phénix dénommées comme suit : • Maison carrée de plain-pied : surface habitable de 76,7 m².

• Maison en L : surface habitable de 85,9 m².

• Maison carrée à étage : maison de type R+1 surface habitable de 153,4 m².

2.6.3.1.1.1 Maison carrée de plain-pied Le schéma suivant montre l'emplacement des différentes zones de la maison « carrée de plain-pied » :

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VOLUME 2

S a l l e d e b a i n s

C u i s i n e

b e h C a m r 1 C h a m b r e 3

S é j o u r

E n t r é e

D é g a g e m e n t

b e h C a m r 2

Nord

Figure 16 : Plan du rez-de-chaussée de la maison carrée de plain-pied

La surface habitable est répartie de la manière suivante :

Local Surface en m² Chambre 1 14,1 Chambre 2 9,4 Chambre 3 10,7 Salle de bains 3,6 Entrée – dégagement 9,8 Séjour 18,6 Cuisine 10,5 TOTAL 76,7 m²

Tableau 10 : Répartition de la surface habitable pour la maison carrée de plain-pied

2.6.3.1.1.2 Maison en L Le schéma suivant montre une vue de la maison modélisée et des différentes zones de la maison « en L » :

32/147

VOLUME 2

S a l o n

S é j o u r

C u i s i n e S a l l e d e

b a i n s

P l a c a r d D é g a g e m e n t

C h a m b r e 1

C h a m b r e 2 C h a m b r e 3

N o r d

Figure 17 : Plan du rez-de-chaussée de la maison en L

Les pièces de cette maison ont les surfaces suivantes :

Local Surface en m² Chambre 1 14,0 Chambre 2 7,2 Chambre 3 8,7 Salle de bains 4,2 WC 1,0 Séjour 14,8 Salon 15,6 Cuisine 10,2 Divers (placard – dégagement) 10,2 TOTAL 85,9 m²

Tableau 11 : Répartition de la surface habitable pour la maison en L

2.6.3.1.1.3 Maison carrée à étage Le schéma suivant montre une vue de la maison « carrée à étage » modélisée, les deux niveaux ayant été supposés identiques :

33/147

VOLUME 2

Figure 18 : Plan du rez-de-chaussée de la maison carrée à étage (étage identique)

La surface habitable totale est donc découpée de la manière suivante :

Local Surface en m² RDC TOTAL 76,7 R+1 TOTAL 76,7 TOTAL 153.4

Tableau 12 : Répartition de la surface habitable pour la maison carrée à étage

2.6.3.1.2 Tableau récapitulatif des surfaces et lon gueurs :

On récapitule ci-dessous les surfaces de parois et les longueurs de linéiques utilisées dans le calcul du Ubât sur le logiciel CA-SIS.

Maison carrée de plain-pied

Maison carrée à étage

Maison en L

Parois opaques verticales 78.09 156.62 89.66 Plafonds donnant sur combles 76.73

m² 76.73

m² 85.91

m²

34/147

VOLUME 2

Planchers bas 76.73 76.73 85.91 Portes 2.31 2.31 2.07 Fenêtres/portes-fenêtres 9.04 16.67 11.32 Pont thermique plancher bas 32.15 32.15 41.22 Pont thermique plafond combles 32.15 32.15 41.22 Pont thermique appui fenêtres 6.62 12.27 7.47 Pont thermique angle sortant 10 20 12.5 Pont thermique angle rentrant 0

m

0

m

2.5

m

Tableau 13 : Récapitulatif des surfaces et longueurs des maisons modélisées

2.6.3.1.3 Description des parois – maison carrée de plain-pied

2.6.3.1.3.1 Maisons construites avant 1975 Les coefficients de conduction des parois d’une maison carrée « avant 1975 » correspondent à une maison individuelle construite entre 1964 et 1970. Murs :

- murs extérieurs verticaux : panneaux de type Fontex d’un U de 1,59 W/m².K ;

- plafonds : isolation par 40 mm de laine de verre dans des combles perdus sur une plaque de plâtre, soit un U de 0,85 W/m².K.

On suppose, pour le tau de la paroi sur le comble que celui-ci est fortement ventilé (tau de 1).

- plancher sur terre-plein : dalle béton sur hérisson, U de 2,73 W/m².K, soit un Ue de 0,763 W/m².K.

Portes et vitrages :

- fenêtres et portes-fenêtres en simple vitrage de 3 mm d’épaisseur, encadrement en tôle pliée pour un Uw de 4,5 W/m².K ;

- portes : Uw = 4,5 W/m².K.

En ce qui concerne les caractéristiques lumineuses du vitrage, on s’est basé sur un simple vitrage présentant un facteur solaire de 0,35. (Voir Annexe 4 : Le facteur solaire ou coefficient de réduction) Ponts thermiques : Les valeurs ci-dessous sont soit issues des avis techniques du CSTB consacrés à la technologie « Phénix », soit issues du R.E.E.F de la réglementation thermique 1988.

- Liaison de la façade avec des menuiseries en appui au nu intérieur : k de 0,12 W/m.K

- Pont thermique du plancher bas sans isolation sur terre-plein : k de 1,75 W/m.K

- Pont thermique du comble non aménagé : k de 0,05 W/m.K (on tient compte ici du fait que la mise en place de l’isolation n’est pas parfaite).

Ubât de la maison carrée de plain-pied « avant 75 » : Le coefficient moyen de déperdition par les parois et les baies du bâtiment ″″″″Ubât″″″″, selon la Réglementation Thermique du 1er septembre 2006, est de 1,475 W/m².K .

2.6.3.1.3.2 Maisons construites entre 1975 et 1982 Les coefficients de conduction des parois d’une maison carrée « 1975-1982 » sont les suivants : Murs :

- murs extérieurs verticaux : placopan de 50 mm + polystyrène de 60 mm + vide de 40 mm + dalle béton de 45 mm, soit un U de 0,503 W/m².K ;


35/147

VOLUME 2

On suppose, pour le tau de la paroi sur le comble que celui-ci est fortement ventilé (tau de 1).

- plancher sur terre-plein : 7 mm de polystyrène + dalle béton sur hérisson, U de 1,40 W/m².K.


- fenêtres et portes-fenêtres en simple vitrage de 3 mm d’épaisseur, encadrement en tôle pliée pour un Uw de 4,5 W/m².K ou en double vitrage encadrement en tôle pliée pour un Uw de 2,7 W/m².K ;


En ce qui concerne les caractéristiques lumineuses du vitrage, on s’est basé sur un simple vitrage de 3 mm d’épaisseur type Planilux qui présente un facteur solaire de 0,87 et un double vitrage de facteur solaire 0,35.

Ponts thermiques : Les valeurs prises en compte pour les ponts thermiques sont les mêmes dans ce cas de figure que dans le précédent, concernant la maison « avant 75 ». Ubât de la maison carrée de plain-pied « 1975-1982 » : Le coefficient moyen de déperdition par les parois et les baies du bâtiment ″″″″Ubât″″″″, selon la Réglementation Thermique du 1er septembre 2006, est de 0,977 W/m² pour la maison avec simple vitrage et 0,910 W/m².K avec double vitrage .

2.6.3.1.3.3 Maisons construites après 1982 Les coefficients de conduction des parois d’une maison carrée « après 1982 » sont le coefficient d’une maison construite entre 1982 et 1988. Murs :

- murs extérieurs verticaux : placopan de 50 mm + polystyrène de 60 mm + vide de 40 mm + dalle béton de 45 mm, soit un U de 0,503 W/m².K ;


On suppose, pour le tau de la paroi sur le comble que celui-ci est faiblement ventilé (tau de 0,7).

- plancher sur vide-sanitaire : 25 mm de polystyrène sur hourdi, U de 0,50 W/m².K.


- fenêtres et portes-fenêtres en double vitrage encadrement en tôle pliée pour un Uw de 2,7 W/m².K ;


En ce qui concerne les caractéristiques lumineuses du vitrage, on s’est basé sur un double vitrage de facteur solaire 0,35. Ponts thermiques : Les valeurs prises en compte pour les ponts thermiques sont les mêmes que celles concernant la maison « avant 75 ». Ubât de la maison carrée de plain-pied « après1982 » : Le coefficient moyen de déperdition par les parois et les baies du bâtiment ″″″″Ubât″″″″, selon la Réglementation Thermique du 1er septembre 2006, est de 0,645 W/m² .

2.6.3.1.4 Description des parois – maison carrée à étage

36/147

VOLUME 2

Les maisons à étage ne sont apparues qu’en 1982. La composition des parois et des vitrages constituant la maison carrée à étage est donc basée sur la composition des parois et des vitrages de la maison carrée de plain-pied « après 1982 » (cf. §2.6.3.1.3.3). Pour le plancher intermédiaire, on prend la valeur suivante :

- plancher intermédiaire : dalle béton de 20 cm, U de 4,17 W/m².K.

Ubât de la maison carrée à étage : Le coefficient moyen de déperdition par les parois et les baies du bâtiment ″″″″Ubât″″″″, selon la Réglementation Thermique du 1er septembre 2006, est de 0,747 W/m².K .

2.6.3.1.5 Description des parois – maisons en L

La composition des parois et des vitrages constituant les maisons en L des époques « avant 75 », « 1975 à 1982 »et « après 82 », sont les mêmes que pour la maison carrée de plain-pied (cf. §2.6.3.1.1.1).

2.6.3.1.6 Synthèse des « Ubât »

On regroupe, dans le tableau ci-dessous, les différents Ubât des maisons modélisées :

Maison carrée de plain-pied

Maison carrée à étage

Maison en L

Avant 1975 1,472 - 1,498 1975-1982 (SV) 0,975 - 0,995 1975-1982 (DV) 0,907 - 0,921 1982-1988 (DV) 0,643 0,744 0,818 1988-2000 (DV) 0,625 0,731 0,801

Tableau 14 : Récapitulatif des Ubât des maisons Phénix types [W/m².K]

La courbe d’évolution des Ubât est donc la suivante :

0,500

0,700

0,900

1,100

1,300

1,500

1,700

64-70 75-82 SV 75-82 DV 82-88 DV 88-00 DV

MI 1ET

MI 2ET

MI en L

Figure 19 : Evolution des Ubât des trois types de maisons Phénix en fonction de l’époque [W/m².K]

2.6.3.2 Simulations

Afin d’évaluer les paramètres influents sur le rendement global d’une installation de chauffage thermodynamique, nous avons choisi d’étudier une maison équipée d’une pompe à chaleur air/air. Nous avons ainsi pu mettre en lumière, en multipliant les modélisations sur ce système, les différentes composantes à analyser plus finement ou les raccourcis pouvant être faits pour réaliser la phase deux de l’étude.

2.6.3.2.1 Méthodologie

37/147

VOLUME 2

Nos simulations se sont basées sur les maisons modélisées décrites précédemment. Ces maisons de différentes époques ont été placées dans plusieurs météos (Trappes pour la zone H1, Agen pour la zone H2 et Nice pour la zone H3), sans scénario d’occupation ni apport gratuit, avec une consigne de chauffage constante à 19°C. On fait donc l’hypothès e que les apports gratuits n’ont pas d’influence sur le ratio besoins (ou déperditions)/consommation. Le logiciel CA-SIS nous permet ensuite de réaliser le calcul des besoins au pas de temps horaire. Ce résultat est récupéré ainsi que la température humide extérieure associée à la météo correspondante (la température intérieure restant idéalement maintenue à 19°C) pour alimenter une modélisation PAPTER de la machine thermodynamique au travers de deux équations du type :

Pc = A1 x Th.ext + A2 x T.int + A3

Pe = B1 x Th.ext + B2 x T.int + B3

Avec : Pc : Puissance calorifique (kW), Pe : Puissance électrique absorbée (kW), Th.ext : Température humide extérieure (°C), T.int : Température sèche intérieure (°C), Ai, Bi : Coefficients issus du modèle PAPTER. Ce modèle établit une courbe de performance par la méthode des moindres carrés en fonction de plusieurs points de fonctionnement de la machine issus de la documentation du constructeur. Ces calculs nous permettent donc d’obtenir :

- les besoins de chauffage de la maison ;

- les COP instantanés par le ratio suivant :

PePc

COPinstantané =

- les consommations horaires de la machine :

Pc

BesoinPeConso horaire

horaire×

=

Le rapport entre besoin annuel et consommation annuelle, qui sont les sommes respectivement des besoins horaires et des consommations horaires, permet l’évaluation d’un rendement global qui est ensuite utilisé pour évaluer par pondération les quatre rendements de la méthode3CL.

2.6.3.2.2 Résultats et analyse

Pour présenter les résultats, nous nous concentrerons sur la maison carrée de plain-pied pour ne pas surcharger les graphes. Les tendances sont exactement les mêmes pour les autres types de maisons. Notre approche consiste à étudier les facteurs d’influence pour une maison équipée d’une PAC air/air de caractéristiques données

Ces facteurs sont a priori :

• la zone climatique au travers des DJU qui induisent notamment des besoins de chauffage différentiés,

• le niveau de performance du bâti.

Les graphes présentés par la suite concernent le cas des maisons carrées de plain-pied pour plus de concision. L’analyse exposée repose néanmoins sur tous les cas testés.

2.6.3.2.2.1 Facteur d’influence sur le COP La figure 9 montre que le COP annuel moyen varie assez peu en fonction des périodes de construction pour une même météo.

38/147

VOLUME 2

3,20

3,30

3,40

3,50

3,60

3,70

3,80

carr

ée

1E

T56

-64

carr

ée

1E

T64

-70

carr

ée

1E

T70

-75

carr

ée

1E

T75

-82

SV

carr

ée

1E

T75

-82

DV

carr

ée

1E

T82

-88

DV

carr

ée

1E

T88

-00

DV

TrappesAgenNiceMoyennes

Figure 20 : Evolution du COP annuel moyen en fonction de la période de construction, pour différentes météos (cas de la maison Phénix carrée de plain-pied)

L’amplitude de variation du COP annuel moyen en fonction de la performance du bâti à iso-météo est de 0,15 à Nice, 0,17 à Trappes et 0,20 à Agen. L’écart du COP annuel moyen pour une même performance du bâti entre les zones climatiques H1 et H3 est en revanche plus important de l’ordre de 0,35. Il est donc à souligner que la zone climatique a pl us d’incidence sur la valeur du COP que le niveau de performance du bâti. De fait nous proposo ns de pondérer la valeur du COP moyen annuel de manière à prendre en compte la régionalis ation des conditions climatiques.

2.6.3.2.2.2 Facteurs d’influence sur le rendement g lobal Le rendement global d’une installation est évalué à partir du ratio besoin de chauffage sur consommation. Nous présentons ci-dessous une analyse des facteurs d’influence sur ce rendement global en s’intéressant tout d’abord au calcul des besoins et des consommations associées.

39/147

VOLUME 2

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

Trappes Agen Nice

1,4750,9770,9100,645

Figure 21 : Variation des besoins en fonction de la météo à iso Ubât (exemple de la maison carrée de plain-pied)

02000400060008000

1000012000140001600018000

Ava

nt 7

5

1975

-19

82(S

V)

1975

-19

82(D

V)

Apr

ès82

Bes

oins

ann

uels

en

kWh Trappes

AgenNiceMoyennes

Figure 22 : Variation des besoins en fonction de la période de construction à iso météo (exemple de la maison carrée de plain-pied)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Ava

nt 7

5

1975

-19

82 (

SV

)

1975

-19

82 (

DV

)

Apr

ès 8

2

Con

som

mat

ions

ann

uelle

s en

kW

hEP

TrappesAgenNiceMoyennes

Figure 23 : Variation des consommations en fonction de la période de construction à iso météo (exemple de la maison carrée de plain-pied)

Ubât Ecart H3/H1 1,475 -50,8% 0,977 -52,9% 0,910 -52,8%

0,645 -54,9%

Météo Ecart

Avant 75/Après 82

Trappes -67,5% Agen -68,2% Nice -70,4%

Météo Ecart

Avant 75/Après 82

Trappes -66,6% Agen -67,2% Nice -69,6%

40/147

VOLUME 2

Ces trois figures permettent la première analyse suivante : 1. Diminution de plus de 50% des besoins entre la zone H1 et la zone H3 :

2. Les besoins annuels diminuent de près de 70% entre les maisons « Avant 1975 » et les maisons « Après 1982 » :

3. L’évolution de la consommation annuelle en fonction des périodes de constructions suit celle des besoins :

Il est à remarquer que le rapport besoins annuels sur consommations annuelles est quasi constant par zone, et ce quelle que soit la période de construction (donc le niveau de performance du bâti) :

2,80

2,90

3,00

3,10

3,20

3,30

3,40

3,50

3,60 ca

rrée

1E

T56

-64

carr

ée 1

ET

64-7

0

carr

ée 1

ET

70-7

5

carr

ée 1

ET

75-8

2 S

V

carr

ée 1

ET

75-8

2 D

V

carr

ée 1

ET

82-8

8 D

V

carr

ée 1

ET

88-0

0 D

VTrappesAgenNiceMoyennes

Figure 24 : Evolution du ratio besoins annuels sur consommations annuelles en fonction de la période de construction, pour différentes météos (cas de la maison Phénix carrée de plain-pied)

L’amplitude de variation de ce rapport pour une même météo est inférieure à 0,2 pour l’ensemble des maisons modélisées, et à 0,11 pour les maisons carrées de plain-pied. Notons par ailleurs que l’étude de sensibilité est menée sur un large panel en termes de performance du bâti pour mieux observer les tendances. Dans les faits, les pompes à chaleur seront installées dans des bâtis isolés après rénovation. L’amplitude de variation du rapport besoin / consommation sera ainsi encore plus faible. L’écart du ratio besoin sur consommation pour une même performance du bâti entre les zones climatiques H1 et H3, de l’ordre de 0,5, est en revanche plus important. Moyennant les hypothèses prises, le facteur d’influ ence prépondérant sur le rendement global d’une installation de chauffage est la zone climati que qui est du premier ordre devant la performance du bâti. Nous proposons donc de pondére r le rendement global par une prise en compte de la régionalisation des besoins de chauffa ge.

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VOLUME 2

2.6.3.2.3 Généralisation

Nous avons fait l’hypothèse que des simulations simples de ce type permettent d’évaluer de façon suffisamment fine la valeur des rendements globaux des installations de chauffage et en particulier la valeur des COP moyens annuels des machines thermodynamiques. On considère que ces simulations prennent en compte l’impact des paramètres influents. Le fait de ne pas considérer les apports gratuits ne perturbe pas l’analyse que nous avons faite : les apports gratuits viennent en effet réduire les besoins et donc les consommations, le ratio besoins sur consommation restant alors fixe. Nous avons vu de plus que ce ratio varie peu en fonction du niveau d’isolation (et donc des besoins), par rapport à sa variation selon la zone climatique. Nous avons en effet supposé que la puissance de la pompe à chaleur choisie est adaptée aux besoins de la maison en zone H1 : le taux de charge est ainsi optimisé dans cette zone. En conservant la même machine dans les 3 zones climatiques, celle-ci est moins optimisée en zone H3 qu’en zone H1 – la puissance installée devrait y être plus faible. Ses performances sont donc moins bonnes que celles d’une PAC de puissance inférieure adaptée. On se place dans le cas le plus défavorable et ceci nous assure de ne pas obtenir des résultats surévalués. Par ailleurs, si dans la réalité le COP varie en fonction du taux de charge de la pompe à chaleur, il est primordial de garder à l’esprit que ces coefficients seront intégrés à une méthode simplifiée qui proposera pour un système le même coefficient quelle que soit la maison et la météo renseignée. Il est donc important de positionner ces rendements au plus près de ce qui sera rencontré sur le terrain, en prenant une moyenne jugée représentative. Enfin, pour que le rendement global pour une installation de chauffage type soit le plus représentatif possible sur l’ensemble du territoire, nous proposons de prendre en compte la différence de densité des maisons par zone climatique. Plusieurs solutions se présentent alors pour déterminer les coefficients adaptés à proposer pour faire évoluer la méthode 3CL :

1111 Considérer une moyenne globale, pour le COP et pou r le rendement global ; COPH1 moyenne des COP

2222 Prendre une moyenne pondérée par le parc existant des maisons individuelles. Dans notre cas nous avons considéré le parc existant des maisons Phénix en donnant plus de poids au coefficient correspondant à la zone climatique possédant le plus de maisons Phénix, le COP devient plus proche du cas réel pour chaque maison ;

H1 H2 H3 Répartition des maisons Phénix 66,3% 23% 10,7%

Tableau 15 : Répartition des maisons Phénix en fonction de la zone climatique, toutes époques confondues

3333 Prendre une moyenne pondérée par les DJU : en prenant en compte les DJU, la donnée météo, très influente sur le rendement global et le COP, est incluse dans la moyenne effectuée et atténue les différences géographiques ;

Trappes Agen Nice

3COPCOPCOP

COP H3H2H1moyen1

++=

3TauxMICOPTauxMICOPTauxMICOP

COP H3H3H2H2H1H1moyen2

×+×+×=

DJU des SommeDJUCOPDJUCOPDJUCOP

COP H3H3H2H2H1H1moyen3

×+×+×=

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VOLUME 2

DJU 2632 2078 1465 Poids respectifs 42,6% 33,6% 23,8%

Tableau 16 : DJU moyens à Trappes, Agen et Nice

4444 Faire la moyenne des deux solutions précédentes : prenant en compte à la fois le parc et la correction du climat.

COP et ηηηηglob à retenir COP ηηηηglob

1111 Moyenne 3,43 3,16

2222 Moy pondérée PARC Phénix 3,35 3,04

3333 Moy pondérée DJU 3,40 3,11

4444 Moy pondérée PARC+DJU 3,37 3,08

2.6.3.3 Systèmes de chauffage


Compte tenu des faibles variations que nous avons observées dans le cadre de l’étude menée pour la PAC air/air, du COP d’une part et du ratio besoins sur consommations d’autre part, nous avons fait l’hypothèse que ceux-ci sont constants et égaux aux valeurs obtenues dans le cas des maisons les mieux isolées. Nous avons donc fait le choix de nous intéresser à une maison type bien isolée. En plus de modéliser un cas « logique » d’un point de vue thermique (installation d’un nouveau système de chauffage dans une maison déjà bien isolée), les coefficients ainsi obtenus constituent la limite basse de ce que l’on peut observer (voir les conclusions de la première phase). La maison choisie est la MI3 au niveau d’isolation Ubât-26% Résultats Le tableau ci-dessous récapitule les résultats obtenus pour les autres systèmes de chauffage :

Rd Re Rg Rr Total

Coefficients 3CL initiaux 0,92 0,95 2,6 0,95 2,16 PAC Air/Eau

Evolution proposée 0,92 0,97 3,55 0,97 3,07

Coefficients 3CL initiaux 0,92 0,95 3,2 0,95 2,66 PAC Eau/Eau


Coefficients 3CL initiaux 0,92 0,95 3,2 0,95 2,66 PAC Eau glycolée/Eau Evolution proposée 0,92 0,97 4,3 0,97 3,72

Coefficients 3CL initiaux 0,92 0,95 4 0,95 2,66 PAC Sol/Eau


Coefficients 3CL initiaux 0,92 0,95 4 0,95 2,66 PAC Sol/Sol


Systèmes splits Coefficients 3CL initiaux 1 0,95 2,6 0,95 2,66

2

COPCOPCOP moyen3moyen2

moyen4

+=

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VOLUME 2

Evolution proposée 0,92 0,97 3 0,97 2,82

Coefficients 3CL initiaux 0,92 0,95 0,83 0,95 0,69 Chaudière gaz condensation Evolution proposée 0,92 0,97 1,05 0,97 0,91

Coefficients 3CL initiaux 0,92 0,95 0,47 0,9 * 0,37 Chaudière bois classe 3 Evolution proposée 0,92 0,97 0,73 0,97 0,62

Tableau 17 : Coefficients simplifiés proposés pour les autres systèmes de chauffage (* 0,95 si les radiateurs sont munis de robinets thermostatiques ; 0,9 sinon)

2.6.3.4 Systèmes de production d’ECS


Pour modéliser les rendements des systèmes de production d’ECS, nous avons considéré la même maison que dans le paragraphe précédent (MI3), à laquelle nous avons appliqué différents scénarios de puisage issus de la méthode Th-CE. La méthode Th-CE utilise, en termes de volume d’eau chaude soutirée, la formule suivante :

Vuw = a x ah x Nu Avec : a : besoins unitaires exprimés en litres d’eau mitigés à 40°C, ah : coefficient horaire de la clé de répartition des besoins d’ECS afférente à l’usage considéré, Nu : nombre d’unité à considérer. En maisons individuelles, on a :

sinon 17,7 , 27m²Nu siNu

1075-ln(Nu)470.9a =>×=

Nu = m² de surface habitable. Les valeurs de ah sont récapitulées ci-dessous :

Tranche horaire Valeur de ah 7 –8h 0,028 8 –9h 0,029

9 – 18h 0 18 –19h 0,029 19 –20h 0 20 –21h 0,028 21 –22h 0,029 22 –23h 0 23 – 24h 0

Tableau 18 : Valeurs de ah prises en compte pour le calcul du volume soutiré

La somme de ces coefficients est égal à 0,143 soit 1/7ème. En effet, le calcul est réalisé de manière hebdomadaire. On détermine donc, pour chacune des maisons, à partir de leur surface habitable et de la clé de répartition ci-dessus, les volumes d’eau soutirés mitigés à 40°C. Afin de pouvoir utiliser ces valeurs dans CA-SIS, il nous faut retrouver le volume d’eau chaude soutiré à la température de production, soit 65°C (paragrap he 16.2 de la méthode Th-CE). On utilise pour cela la température d’eau froide de la méthode Th-CE qui est incluse dans les météos du logiciel au pas de temps horaire. On peut ainsi déterminer un volume d’eau chaude horaire soutiré pour une température de production de 65°C : un volume soutiré pour les zones H1 et H2 , un pour la zone H3.

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VOLUME 2

Maison MI3 :

- Volume mitigé soutiré à 40°C : 60,6 m 3 à Trappes et à Nice.

- Volume soutiré à 65°C : 32,7 m 3 à Trappes, 30,5 m3 à Nice.

Maison MI5 :

- Volume mitigé soutiré à 40°C : 69,5 m 3 à Trappes et à Nice.

- Volume soutiré à 65°C : 37,5 m 3 à Trappes, 34,9 m3 à Nice.

2.6.3.4.2 Résultats

Les modélisations menées nous ont permis d’établir les résultats suivants :

Iecs = 1 / Rendement

Ancien Nouveau Accumulation électrique 1,44 1,10 PAC Eau/Eau séparée 0,86 0,33

Gaz condensation accumulation

1,89 1,70

Tableau 19 : Coefficients proposés pour les systèmes de production d’ECS

2.6.4 COMPARAISONS DES RESULTATS AUX VALEURS DISPONIBLES

Pour pouvoir statuer de la validité de ces nouveaux coefficients, nous avons comparé les rendements globaux aux :

- Coefficients 3CL actuels,

- Valeurs proposées par les experts, (pour le chauffage seulement),

- Valeurs obtenues grâce à des suivis sur sites (pour le chauffage seulement).

2.6.4.1 Les valeurs à dire d’expert

Ces valeurs sont issues de dires d’experts et de la littérature sur le sujet.

2.6.4.2 Les valeurs des suivis sur sites

Ces valeurs permettent de connaître les performances d’installations collectées par l’équipe de suivis sur sites et les EPE (Experts Produits Electricité) en région dans le cadre de l’opération 2000 Références . Elles permettent d’adopter un regard plus critique sur les simulations aux vues des retours terrain.

Ces suivis nous permettent d’accéder :

- Au GV de la maison,

- Aux consommations électriques du système de chauffage,

- Aux DJU de la région concernée.

Pour accéder aux besoins on utilise l’équation suivante :

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VOLUME 2

10000,75DJUGV24

Besoins×××=

Avec :

24 : Durée journalière de chauffage (h),

GV : Coefficient global de déperdition (W/°C),

DJU : Degrés-jours unifiés cumulés sur une saison de chauffe (232 jours) pour la région concernée,

0,75 : Coefficient réducteur englobant à la fois le fonctionnement par intermittence, les apports internes, les apports externes par ensoleillement.

Nombre de données

Min Max Moy

PAC Air/Air 9 1,27 2,52 1,66 PAC Air/Eau 46 0,95 3,43 1,98 PAC Eau/Eau 38 1,25 5,23 2,56

sur PCBT 4 2,32 4,79 3,13 sur PCBT réversible 26 1,25 3,75 2,38

PAC Sol/Eau 14 1,54 3,90 2,45

PAC Sol/Sol 12 1,29 3,13 2,42

Tableau 20 : Ratios besoin/consommation pour les installations de chauffage des maisons suivies dans le cadre de 2000Réf

Les écarts importants que l’on peut observer et la faiblesse de certains résultats ont sans doute plusieurs causes :

- Des GV perfectibles : ces valeurs sont données par les EPE en région et sont peut-être mal renseignées,

- Certaines installations ne sont pas suffisamment détaillées pour les exploiter complètement : la présence de convecteurs en appoint peut-être plus ou moins importante, et affecte les performances ; les informations ne sont pas suffisantes pour estimer la part assurée par la PAC et la part d’effet Joule.

La série de suivis dont nous nous sommes servis ne comprend pas d’installation gaz.

2.6.4.3 Tableau comparatif

Ces différentes valeurs peuvent être regroupées dans le tableau suivant :

3CL Dire d'expert Simulations Suivis sur sites

PAC Air/Air 1,69 - 3.08 1,66 PAC Air/Eau 2,16 2,49 à 2,91 3,07 1,98 PAC Eau/Eau 2,66 3,32 à 3,74 3,72 2,56 PAC Eau glycolée/Eau 3,32 3,32 à 3,75 3,72 - PAC Sol/Eau 3,32 3,32 à 3,76 3,9 2,45 PAC Sol/Sol 3,32 3,32 à 3,77 3,9 2,42 PAC HT sur radiateurs - 2,36 - -

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Système splits 2,35 2,71 2,82 - Chaudière gaz à condensation 0,69 * ou 0,65 ** 0,79 * ou 0,75 ** 0,91 - Chaudière bois Classe 3 0,37 - 0,62 -

* si les radiateurs sont munis d'un robinet thermostatique,

** sinon.

Tableau 21 : Comparaison entre les différentes valeurs de rendements globaux disponibles

2.6.4.3.1 Les rendements proposés

Pour proposer de nouveaux coefficients 3CL Rd, Re, Rg et Rr, nous avons pris le rendement global, qui représente le produit des 4 rendements, et le COP de la PAC air/air, appelé Rr dans la méthode 3CL. Le rendement global nous a permis de connaître les coefficients Rd, Re et Rr une fois Rg fixé. Plusieurs méthodes sont possibles pour déterminer Rd, Re et Rr :

- Méthode 1 : donner la même valeur à ces trois valeurs restantes ;

- Méthode 2 : fixer Rd, et calculer Re et Rr en fonction (pour que Re et Rr restent inférieurs à 1, Rd ne peut pas dépasser une certaine valeur) ;

- Méthode 3 : fixer Re, et calculer Rd et Rr en fonction (pour que Rd et Rr restent inférieurs à 1, Re ne peut pas dépasser une certaine valeur) ;

- Méthode 4 : fixer Rr, et calculer Rd et Re en fonction (pour que Rd et Re restent inférieurs à 1, Rr ne peut pas dépasser une certaine valeur).

Il faut conserver à l’esprit que, de manière générale, seul le produit, fixé car résultant des simulations, importe. La méthode choisie afin d’obtenir ce produit n’a pas d’incidence sur le résultat : il s’agit simplement d’une volonté de cohérence. Voici des répartitions possibles pour l’exemple de la PAC air/air :

Rd Re Rg Rr Total Coefficients 3CL initiaux 0,85 0,95 2,20 0,95 1,69

PAC Air/Air – M1 0,97 0,97 3,30 0,97 3,00 PAC Air/Air – M2 0,92 0,99 3,30 0,99 3,00 PAC Air/Air – M3 0,98 0,95 3,30 0,98 3,00 PAC Air/Air – M4 0,98 0,98 3,30 0,95 3,00

Tableau 22 : Coefficients simplifiés proposés pour la PAC Air/Air

Ici aussi, cet écart sera réduit dans les faits pour des pompes à chaleur installées dans des maisons isolées.

2.7 CONCLUSION

L’analyse des résultats obtenus dans la première phase de l’étude nous permet tout d’abord de remarquer que le rapport besoins annuels sur consommations annuelles (rendement global de l’installation) est quasi constant à zone climatique donnée. En particulier, ce ratio reste quasi constant quelle que soit la période de construction et donc le niveau d’isolation. Deuxièmement, le COP moyen annuel varie également assez peu en fonction du niveau d’isolation de la maison. Cependant, nous devons garder à l’esprit que ces coefficients seront intégrés à une méthode simplifiée : chaque système n’est représenté que par quatre rendements, qui restent identiques pour chaque maison, quelle que soit sa situation géographique ou thermique. Comme la zone climatique a bien un impact sur les performances de la machine, il faut donc faire une moyenne

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de ces rendements cohérente pour rester représentatif du parc, et proposer une valeur la plus proche possible de celle qui pourrait être obtenue sur le terrain. Les résultats de suivis du panel 2000 Références sont assez éloignés des résultats de simulations. Ils concernent des équipements anciens (périodes avant 2004) et même si les consommations ont été ramenées à une base 19°C, elles sont associées à un comportement et une météo réels qui ne sont pas ceux retenus dans les modélisations plus proches de cas réglementaires. Nous proposons donc de remplacer les anciens rendements globaux de la méthode 3CL par ceux obtenus à partir des simulations dynamiques. Malgré l’incertitude dont sont entachés ces résultats, il ne faut pas perdre de vue la dispersion des rendements associés à des machines de différents constructeurs. Cette dispersion engendre une imprécision qui détermine la finesse qu’il est raisonnable de rechercher dans notre approche.

3. PACKS DE SOLUTIONS

3.1 OBJECTIF ET METHODE DE CONCEPTION DES PACKS

Notre objectif a donc été de pouvoir définir des packs de solutions dans une perspective de recherche et développement. Il s’agit de proposer une méthode permettant de définir ces packs en s’appuyant sur des éléments déterministes et quantifiables. La clef de discrimination des bouquets à retenir finalement est ainsi un objectif chiffré. Pour autant, la méthode doit fournir des résultats réalistes et reproductibles. Ainsi, le but de cette méthode n’est pas de remplacer les trois logiques exposées dans les paragraphes précédents, mais de les compléter et les éclairer. Enfin, la méthode devait également permettre de donner du sens à la notion de « pack de solutions optimal ». C’est sur cette notion que nous nous sommes d’abord focalisés. Nous avons tout d’abord voulu tester un grand nombre de packs possibles pour définir les exigences réalistes. Sur cette base, nous avons déterminé comment préférer un pack à un autre, et choisir au final les packs à retenir. Cette méthode est présentée ici de manière généraliste, son application plus particulière dans le cadre du projet ODMIR4 faisant l’objet d’une partie propre présentée en Annexe 5 : Application de la méthode de conception des packs.

3.2 DESCRIPTION DE LA METHODE DE CONCEPTION DES PAC KS

La méthode que nous décrivons ci-dessous allie calculs déterministes et données subjectives (dire d’expert, intentions du MOE, …) pour permettre de définir les packs de rénovation à partir d’une liste de briques technologiques que nous souhaitions mettre en œuvre. L’assemblage des packs de solutions est sous-tendu par un objectif choisi par l’utilisateur, ce choix étant également éclairé par la méthode.

Cette méthode ne vise pas à définir un pack unique, mais une gamme de packs adaptée à un logement ou une typologie de logements.

Pour expliquer le déroulement de cette méthode le plus simplement possible, nous allons d’abord décrire son application à un logement seul, puis voir le cas plus général d’une typologie de logements. Enfin, nous expliquerons comment se greffe sur cette méthode la définition d’un objectif pertinent, ce qui permettra d’obtenir in fine une description complète de la méthode.

3.2.1 DESCRIPTION POUR UNE MAISON

Pour un logement unique, la méthode se déroule selon 3 étapes comme schématisé sur la Figure 25.

L’idée directrice de la méthode est simple : on effectue d’abord toutes les combinaisons possibles des briques technologiques, pour obtenir une liste de tous les packs que l’on pourrait proposer avec ces briques. Cette liste de packs « candidats » (flèches jaunes sur la figure) diminue au fur et à mesure des étapes de la méthode (en rouge) qui agissent comme des filtres. Tout au long de la méthode, différentes entrées (en bleu) sont nécessaires, pour obtenir finalement une bibliothèque de solutions

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(en vert).

Figure 25 : déroulement de la méthode pour un logement unique

3.2.1.1 Combinaison et calculs

La combinaison des briques technologiques est une étape purement logique. Le plus simple est de répartir les briques technologiques par poste d’application (les murs, les combles, le système de chauffage, etc.…) de manière à ce qu’au sein d’un même poste, une seule brique puisse être réalisée à la fois. A ce moment là, réaliser un pack de rénovation revient à piocher (ou non) une brique dans chaque poste (voir Exemple 1).

Exemple 1 : combinaison de briques en packs

Supposons le cas simplifié ou l’on ne dispose que de 3 leviers d’actions :

- agir sur les murs : isolation par l’intérieur (ITI) ou l’extérieur (ITE)

- agir sur le système de chauffage : remplacement par pompe à chaleur air/eau (PAC R/O) ou eau/eau (PAC O/O)

- agir sur le système de production d’eau chaude sanitaire (ECS) : remplacement par un chauffe-eau solaire individuel (CESI) appoint électrique.

Cela définit nos 3 postes. Dans chaque poste, les possibilités sont les suivantes :

- murs : ne rien faire ; ITI ; ITE ; ITI+ITE

- chauffage : ne rien faire ; PAC R/O ; PAC O/O

- ECS : ne rien faire ; CESI

Notons bien que pour les murs, il faut considérer « ITE+ITI » comme une brique à part entière pour que les briques proposées soient bien exclusives les unes des autres.

Avec ces hypothèses, on a donc 4 * 3 * 2 = 24 packs possibles qui sont listés ci-dessous

N° MURS CHAUFFAGE ECS

1 ø ø ø

2 ø ø CESI

3 ø PAC R/O ø

4 ø PAC R/O CESI

5 ø PAC O/O ø

6 ø PAC O/O CESI

7 ITI ø ø

8 ITI ø CESI

9 ITI PAC R/O ø

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10 ITI PAC R/O CESI

11 ITI PAC O/O ø

12 ITI PAC O/O CESI

13 ITE ø ø

14 ITE ø CESI

15 ITE PAC R/O ø

16 ITE PAC R/O CESI

17 ITE PAC O/O ø

18 ITE PAC O/O CESI

19 ITI+ITE ø ø

20 ITI+ITE ø CESI

21 ITI+ITE PAC R/O ø

22 ITI+ITE PAC R/O CESI

23 ITI+ITE PAC O/O ø

24 ITI+ITE PAC O/O CESI Une fois effectués les packs par combinaison, il est nécessaire de calculer les qualités de chaque packs, et ce selon les besoins de l’utilisateur. Ces qualités peuvent être de différentes sortes :

• Performance énergétique

• Emissions de CO2

• Coûts d’investissement, de revient, temps de retour sur investissement, etc.

• Autres : confort, propriété acoustiques, etc.

Dans le cadre du projet ODMIR4, nous nous sommes focalisés sur le Ubat, les déperditions, besoins et performances au sens du DPE et le coût. Tous les calculs de type DPE ont été effectué avec la méthode 3CL améliorée qui est le cœur de calcul de l’outil ODMIR4. On peut tout à fait voir la combinaison de briques et le calcul des qualités des packs comme deux étapes successives, le plus simple restant de mener ces étapes de front. Après cette étape de combinaison et calcul, la liste de packs obtenue passe par une série de filtres.

3.2.1.2 Vérification de l’atteinte d’un objectif

Cette étape suppose que l’utilisateur se soit fixé auparavant un objectif de rénovation. Il peut s’agir par exemple d’un objectif de performance, de coût, ou encore d’objectifs multiples. Cet objectif doit pouvoir être quantifiable et vérifiable via les calculs de qualités effectués précédemment. Nous verrons plus loin comment définir ou éclairer le choix de cet objectif (chapitre 3.2.3). Donnons simplement quelques exemples :

• Etiquette A en CO2

• Au plus 80 kWh EP/m².an sur les usages du DPE ou des règles Th-CE

• Rénovation au moins C en énergie primaire et d’au plus 50 k€

• Etc.…

D’un point de vue pratique, il ne s’agit donc plus que d’éliminer, dans notre liste de packs associés à leurs calculs de qualités, tous ceux qui ne passent pas l’objectif de rénovation. On réalise ici un premier filtre, la liste des packs candidats se réduit aux packs qui vérifient l’objectif fixé.

Bien entendu, on peut s’arrêter à ce stade si l’on choisit des objectifs simple de type « meilleur(s) pack en énergie primaire ». Toutefois, de manière générale, ce pack unique peut se retrouver « à dire

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d’expert » ou par un calcul simple, sans nécessité de méthode particulière6.

3.2.1.3 Restrictions

A ce stade, l’utilisateur peut éprouver le besoin d’éliminer des packs qui ne lui paraissent pas intéressants malgré leur atteinte de l’objectif de rénovation. On vient alors effectuer différentes restrictions, qui seront généralement le reflet du dire d’expert, des intentions du maître d’œuvre ou encore des contraintes du maître d’ouvrage.

Ces restrictions peuvent aussi pallier les difficultés de quantifier certains objectifs : on peut par exemple avoir du mal à évaluer le coût de chaque brique, et pour cela ne pas être en mesure de vérifier si un objectif de coût d’investissement est atteint ou non par les packs. A ce moment, l’étape de restriction est l’occasion d’éliminer les packs jugés « onéreux » à dire d’expert.

Cette phase prend particulièrement son sens lorsqu’on applique la méthode à plusieurs logement, certaines briques pouvant être pertinentes pour certains d’entre eux seulement et n’ayant donc pas été exclues directement.

Voici trois exemples de formulation de restrictions :

• Ne pas retenir les bouquets de travaux pour lesquels l’énergie de chauffage et de production d’ECS n’est pas la même

• Ne pas retenir les bouquets de travaux pour lesquels le système de chauffage après travaux nécessite de revoir toute la distribution (par exemple installation d’une PAC R/O en remplacement de convecteurs)7

• Ne pas retenir les bouquets de travaux sur lesquels aucun acte n’a été effectué sur le bâti

Sur la Figure 25 nous avons représenté comme entrée de l’étape de restriction le dire d’expert et la volonté du MOE. Il va de soi que ces entrées peuvent être complétées par la volonté du MOA et, de manière générale, toute contrainte relevant du facteur humain.

3.2.1.4 Résultats

Une fois procédé à ce dernier filtre, on obtient la bibliothèque de bouquets de travaux. Ces bouquets ont les caractéristiques suivantes :

• Ils sont constitués des briques portables dans le cadre du projet de rénovation (étape de combinaison) ;

• Ils atteignent l’objectif de rénovation (étape de vérification) ;

• Ils constituent des solutions pertinentes dans le cadre du projet (étape de restrictions).

Cette bibliothèque ne comporte qu’une seule étagère, correspondant au logement à rénover, et dans

6 Ici, le meilleur pack en énergie primaire est forcément celui où l’on a usé de toutes les meilleures briques bâti dont on dispose, et utilisé les systèmes dont le rapport facteur de conversion sur rendement est le plus bas. Mais bien souvent, ce simple objectif n’est pas réaliste : on va vouloir tenir compte également des coûts, ou des émissions de CO2, et la notion de « meilleur pack » ne sera alors plus définie. C’est pour ces cas que la présente méthode a été conçue. 7 Ici, on voit une manière de prendre en compte indirectement des critères économiques : ce n’est pas qu’il est impossible d’installer un plancher chauffant dans une maison qui n’en avait pas, par exemple, mais c’est très coûteux, surtout s’il n’est pas prévu de travailler l’isolation du plancher. Pour autant, ce coût supplémentaire peut être difficile à chiffrer.

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laquelle seraient stockés ensembles tous les packs de rénovation possibles.

3.2.2 DESCRIPTION POUR UNE TYPOLOGIE

La détermination de bouquets de travaux à l’échelle d’un logement individuel par une méthode telle que celle présentée dans cette note présente peu d’intérêt vis-à-vis d’une étude thermique personnalisée. L’intérêt en revanche est de pouvoir appliquer cette méthode à l’ensemble d’un parc, dont les logements ne seront a priori pas identiques mais qui pourra être divisé en typologies au sein desquelles les maisons seront similaires les unes aux les autres.

3.2.2.1 Principe général

L’idée générale est de caractériser chaque typologie par un logement type, et de reproduire la méthode pour chaque logement (voir Figure 26). Toutefois, un grand nombre d’étapes peut être mutualisées : de fait, la phase de combinaison est toujours la même, l’objectif de manière générale pourra ne pas varier en fonction des logements, et les restrictions également sont supposées être générales. Ainsi, la seule étape de la méthode qui varie est la phase de calcul des qualités des packs, puisque ceux-ci sont appliqués à des logements différents. Toutefois, cette étape se trouvant en amont de la méthode, elle influe sur toute la suite.

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Figure 26 : application de la méthode de conception des bouquets de travaux à une typologie sans adaptation

On applique donc bien la méthode autant de fois qu’il y a de logement représentatif de typologies, mais ces multiples applications ne sont pas réalisées de manière décorrélée.

3.2.2.2 Etape de récurrence

En issue de notre méthode, on obtient un jeu de bouquets de travaux par typologie. Eventuellement, ces jeux peuvent différer les uns des autres. Or, dans le cadre d’une opération de rénovation et dans un souci d’industrialisation et de reproductibilité, on peut être amené à ne vouloir retenir que le ou les bouquets qui vérifient notre objectif de rénovation pour toutes les typologies. Si l’on a un grand nombre de typologies et que cette volonté paraisse, de ce fait, utopique, on peut être amené à sélectionner le ou les bouquets qui fonctionnent pour un grand nombre de typologies : il s’agira alors en somme de regrouper les typologies en leur trouvant des bouquets communs. L’idée directrice dans ce cas est de ne pas prendre en compte les bouquets de travaux qui ne vérifieraient l’objectif de rénovation que pour un petit nombre de typologies, ce nombre étant à fixer par l’utilisateur.

Pour répondre à cette question, il est donc intéressant de regrouper dans un tableau les typologies en colonne et les packs candidats en ligne, chaque cellule prenant la valeur « oui » ou « non » suivant que le pack correspondant vérifie ou non l’objectif de rénovation pour la typologie concernée. On est alors en mesure de visualiser combien de fois chaque bouquet de travaux vérifie l’objectif de rénovation, et dans quelles typologies. Cette opération est détaillée dans l’Exemple 2. L’étape ainsi réalisée est donc une étude de récurrence.

Exemple 2 : étude de récurrence

Supposons le cas simplifié ou l’on ne dispose que de 5 typologies et 6 packs de solutions. Le tableau reliant packs candidats aux typologies pourrait être de la forme ci-dessous :

Typologie 1 Typologie 2 Typologie 3 Typologie 4 Typ ologie 5

Pack 1 X

Pack 2 X X

Pack 3 X X

Pack 4 X X X

Pack 5 X X

Pack 6 X X

Chaque croix représente le fait que, pour la typologie correspondante, le pack vérifie l’objectif de rénovation et a passé l’étape de restriction.

Sans soucis de simplification et d’industrialisation , ce tableau peut tout à fait constituer la bibliothèque des solutions, et il est complèteme nt envisageable de s’arrêter là.

Dans le cas idéal, certains packs seraient valables quelles que soient les typologies : ce seraient alors ces packs qu’il faudrait mettre en œuvre en priorité. Dans cet exemple, ce n’est pas ce qui se passe.

Identification d’un pack unique (par typologie) « le plus récurrent »

On peut alors par exemple commencer par rechercher le pack le plus récurrent. Dans notre cas, c’est le n°4. Il est valable pour les typologies 1, 2 et 3. Nous pouvons donc le retenir pour ces

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typologies, et ne nous préoccuper que des autres. Pour les typologies restantes, recherchons de nouveau le pack le plus récurrent : il s’agit du pack n°2. Ici, il convient à toutes les typologies restantes (4 et 5). Sinon, nous aurions pu continuer à procéder ainsi par itération : rechercher le pack le plus récurrent, l’associer aux typologies correspondantes, puis recommencer l’opération pour les typologies restantes.

Si l’on s’en tient à cette étude uniquement, on a donc bien un pack pour chaque typologie.

Le tableau simplifié qui constituerait notre bibliothèque de solutions deviendrait alors :


Pack 1

Pack 2 X X

Pack 3

Pack 4 X X X

Pack 5

Pack 6

Identification de plusieurs packs

Par ailleurs, l’objectif de la méthode n’est pas forcément d’identifier un pack unique. Au contraire, plusieurs variantes sont éventuellement souhaitables, pour correspondre à la réalité du terrain. A ce titre, il n’est pas indispensable de trancher entre l’une ou l’autre solution s’il y avait des cas d’égalité dans la recherche du pack « le plus récurrent ». L’essentiel est simplement de pouvoir proposer a minima un pack par typologie.

Dans la perspective de proposer plusieurs packs, il ne faut pas oublier que le tableau sans simplification reste la réponse la plus large possible. Si l’on souhaite simplifier, il faut donc savoir dans quel but.

Identification de plusieurs packs : approche par un minimum d’occurrence

Une nécessité peut être celle d’éviter des solutions « marginales », allant à l’encontre d’une logique de reproductibilité.

Dans ce cas, une bonne méthode est d’éliminer du tableau tous les packs qui sont valables dans moins d’un nombre fixé de typologies. Si l’on fixe ce nombre à 2, alors le tableau simplifié constituant la bibliothèque deviendrait le suivant :


Pack 1

Pack 2 X X

Pack 3 X X

Pack 4 X X X

Pack 5 X X

Pack 6 X X

Le pack 1 n’est plus jamais retenu.

Identification de plusieurs packs : approche par regroupement logiques

Il peut être aussi intéressant de rechercher des packs communs pour répondre à des typologies

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similaires. Ici, la recherche des packs les plus récurrents amène à regrouper les typologies 1, 2 et 3 d’une part, 4 et 5 d’autre part, mais ces typologies sont peut-être très différentes.

Au contraire, on peut mener l’étude de récurrence (c’est à dire rechercher le pack le plus récurrent) sur un nombre réduit de typologies ayant un point commun. En pratique, ces points communs pourront être la zone climatique, la surface, le nombre de niveaux, la période de construction, l’énergie de chauffage, etc. Ici, imaginons que regrouper les typologies de numéro pair d’une part et impair d’autre part ait du sens.

Pour les numéros pairs, le pack n°3 est toujours val able. Pour les numéros impairs, il n’y a pas de pack toujours valable, les packs 5 et 6 sont les plus récurrents.

Si l’on s’en tient à ces éléments, le tableau peut alors être simplifié comme suit :


Pack 1

Pack 2

Pack 3 X X

Pack 4

Pack 5 X X

Pack 6 X X

Ces regroupements logiques ne doivent pas être nécessairement systématiques : rien n’empêche, si aucun pack n’est vraiment récurrent pour un regroupement donné, de procéder également à l’étude de récurrence présentée en premier dans cet exemple de manière à pourvoir ce regroupement-là d’un pack, et de par ailleurs trouver d’autres packs par regroupement logiques lorsque cela est possible.

Conclusion

Les 3 démarches proposées ci-dessus sont bien évide mment complémentaires . On pourra par exemple d’abord rechercher les packs les plus récurrents, puis éliminer les moins récurrents et, pour compléter la bibliothèque, voir si certains packs ne sont pas pertinents dans le cadre de regroupements logiques de typologies.

Il est important de noter qu’une part de subjectivité entre dans l’étude de récurrence, dans la mesure où, sur la base d’une comptabilité déterministe, l’utilisateur est amener à fixer lui-même les règles du jeu qui font qu’un pack est retenu ou non en fonction de son nombre d’occurrence pour des typologies données.

Enfin, insistons sur le principe suivant : si un pack est très peu récurrent, il est probable qu’il vérifie « juste » l’objectif de rénovation lorsqu’il est valable. Au contraire, s’il est très récurrent, il sera certainement au-delà de l’objectif dans bien des cas. Ici par exemple, en reprenant notre premier tableau, il semble qu’il soit plus facile d’atteindre l’objectif de rénovation pour la typologie 1 (4 des 6 packs sont valables, contre 2 seulement pour les autres typologies). Par conséquent, le pack 4 permettra peut-être d’atteindre juste l’objectif pour les typologies 2 et 3, mais sans doute plus largement pour la typologie 1. Au contraire, ne pas considérer le pack n°1 c’est éviter de prendre en compte une solution qui permet difficilement d’atteindre l’objectif, pour un cas isolé où les contraintes sont sans doute moindres. La simplification par l’étude de récurrence va donc dans le sens d’un renforcement d es exigences.

En intégrant cette étape, qui constitue donc l’étude de récurrence, la méthode peut être représentée comme sur la Figure 27.

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Figure 27 : déroulement de la méthode pour une typologie de logements

3.2.3 RECHERCHE D’OBJECTIF

Il n’est pas toujours évident de savoir quel objectif viser dans le cadre d’une rénovation, en particulier, comment être à la fois réaliste et ambitieux ? On ne peut pas pour autant souhaiter simplement déterminer les packs « optimaux », les plus performants et les plus pertinents, sans savoir à quoi correspond cette notion d’optimum. packs de travaux ? C’est justement l’impossibilité de cette définition qui pousse à la nécessité de fixer un objectif quantitatif. La méthode prévoit une étape supplémentaire qui vient se greffer sur le déroulement décrit plus haut et qui peut permettre d’éclairer le choix de l’objectif (voir Figure 28). Il s’agit en somme de tester la faisabilité et l’équité de différents objectifs possibles, pour ne retenir que le plus pertinent dans le cadre des packs appliqués d’une étude bien précise. Cette étape permet par ailleurs de simplifier encore la recherche des packs par réduction du nombre de typologies, ce qui sera présenté dans le chapitre suivant (chapitre 3.2.4).

3.2.3.1 Elaboration d’une liste d’objectif

La méthode nécessite tout de même d’avoir une idée des objectifs pertinents.

Tout d’abord sur quelles grandeurs souhaite-t-on travailler : les consommations en énergie finale ? primaire ? les émissions de CO2 ? la performance du bâti ? les coûts ? etc.

Une fois la ou les grandeurs cibles déterminées, il s’agit de bien définir les indicateurs ou qualités correspondantes. De fait, si l’on sait que l’on travaille sur l’énergie primaire, par exemple, cela peut encore s’exprimer de différentes manières : valeur, étiquette DPE, saut d’étiquette, facteur de gain par rapport à l’ état existant, etc.

Enfin, il faut quantifier pour chaque qualité quelles valeurs sont pertinentes. Pour cela, il s’agit surtout de ne pas perdre de vue le niveau d’ambition recherché. Par exemple, si l’on décide de travailler sur des étiquettes en énergie primaire, on peut tester trois objectifs (A, B et C) mais tester des objectifs moins ambitieux n’a peut-être pas de sens.

Notons bien que l’on peut tout à fait définir un grand nombre d’objectifs différents, et que chaque objectif peut avoir différentes composantes (par exemple une composante énergétique et une composante carbone).

3.2.3.2 Test des objectifs : étude de sensibilité

Une fois cette gamme d’objectifs définie, il s’agit de tester si ces objectifs sont : • Ambitieux

• Réalistes

• Equitables

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Le caractère « ambitieux » implique que l’on n’ait pas un grand nombre de bouquets de travaux possibles pour réaliser cet objectif. De fait, si l’on dispose d’un grand nombre de solutions, c’est sans doute que l’objectif de rénovation est « facile à atteindre ». Le caractère « réaliste » est garant de faisabilité : il ne s’agit pas non plus de promouvoir un objectif pour lequel il n’existe pas de solution ! Le caractère « équitable » correspond à un souci de globalité : il peut être problématique de considérer un objectif très facile à atteindre pour certaines typologies et très difficile à atteindre pour d’autres (par exemple des objectifs sur le besoin suivant les zones climatiques). Si l’objectif n’est pas équitable vis-à-vis d’un ou plusieurs paramètres définissant les typologies (zone climatique, surface habitable, etc.) on sera amené à définir des objectifs différents pour chaque typologie, ou des objectifs modulés (de type BBC). Ces trois caractères vont être testés sur chaque pack appliqué. Autrement dit, pour chaque objectif, en faisant varier les typologies, on va tester pour chaque pack appliqué s’il vérifie ou non l’objectif donné. De manière encore plus précise, il s’agit :

• de fixer l’un des objectifs possibles

• de déterminer tous les paramètres qui permettent de définir les typologies

• de faire varier un à un et sur des plages pertinentes ces paramètres, par rapport à une situation de référence

• pour chaque jeu de paramètre (i.e., normalement, chaque typologie) de noter combien de packs vérifient l’objectif de rénovation

• enfin, d’itérer sur les objectifs

On itère ainsi sur les objectifs, sur les typologies et enfin, indirectement, sur les bouquets de travaux. Ce procédé ne doit pas effrayer par sa lourdeur. Il est alors possible de mesurer la sélectivité de chaque objectif, c’est à dire le nombre de packs qui permettent d’attendre cet objectif. On peut ramener ce nombre au nombre total de packs proposés par combinaison, et exprimer la sélectivité en pourcentage (ou pour-mille) de packs atteignant l’objectif.

• Si l’objectif est très sélectif, il est ambitieux

• S’il n’est jamais trop sélectif (aucun pack ou presque), il est réaliste

• S’il est également sélectif pour toutes les typologies, il est équitable

Bien souvent, on ne trouvera pas d’objectif parfaitement ambitieux, parfaitement réaliste et parfaitement équitable. Mais l’on peut via cette étude choisir, de manière éclairée, l’objectif le plus pertinent. En tout état de cause, il faudra a minima qu’il soit parfaitement réaliste. La démarche à mettre en place est illustrée par l’Exemple 3.

3.2.4 REDUCTION DE TYPOLOGIES

Il peut également être intéressant de réduire le nombre de typologies différentes afin de limiter le temps d’application de la méthode. On peut avoir été amené à distinguer un grand nombre de typologies pour représenter des logements aux caractéristiques réellement différentes, mais ces différences peuvent s’avérer neutres du point de vue de l’objectif recherché.

En effet, il est par exemple plus difficile d’atteindre une certaine étiquette énergie suivant la surface habitable, mais en revanche, il peut être aussi facile d’atteindre un facteur de division des consommations quelle que soit cette SHAB. Si l’on choisit ce second objectif, il n’est alors pas forcément pertinent de retenir la SHAB comme un paramètre sensible, autrement dit, il n’est pas pertinent de distinguer deux typologies qui ne différeraient que par la surface habitable.

Une fois fixé l’objectif de rénovation, les résultats de l’étude de sensibilité permettent de voir quels paramètres sont sensibles par rapport à notre objectif. On ne retient alors plus que ceux-là pour reconstituer des typologies « réduites » que nous nommerons contextes.

On peut alors remplacer les logements représentatifs de chaque typologie par des logements

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représentatifs de chaque contexte, ces seconds logements étant logiquement à piocher parmi les premiers.

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Exemple 3 : étude de sensibilité

Supposons le cas simplifié ou l’on ne dispose que de 3 paramètres et trois objectifs à tester.

Pour les paramètres :

• Zone climatique : H1, H2 ou H3

• Période de construction : avant 74 ou après 74

• Surface habitable : moins de 75 m², 75 à 150 m², plus de 150 m²

Cela définit donc 3 × 2 × 3 = 18 typologies.

Nous allons définir un cas « témoin », de préférence celui qui est le plus représenté dans notre parc. Supposons qu’il s’agisse ici de la typologie zone H1, avant 74, 75 à 150 m². C’est par rapport à ce témoin que nous ferons varier chaque paramètre (ceci par soucis de simplification, mais on peut bien sûr effectuer l’étude de sensibilité sur l’ensemble des typologies, les résultats étant alors plus difficile à exploiter cependant).

Pour les objectifs, nous les désignerons simplement par des numéros de 1 à 3.

Enfin, supposons que dans notre cadre, les résultats de l’étude de sensibilité soient ceux proposés ci-dessous (les pourcentages correspondent au pourcentage de packs qui passent l’objectif pour la typologie donnée, ramené au pourcentage de packs candidats).

Sensibilité à la zone climatique

H1* H2 H3 Objectif 1 1% 5%

30%

Objectif 2 8%

20%

50%

Objectif 3

15% 8% 9%

0%

5%

10%

15%

20%

Objectif 1 Objectif 2 Objectif 3

H1

H2

H3

Sensibilité à la période de construction

avant 74*

après 74

Objectif 1 1% 1% Objectif 2 8% 2% Objectif 3 15% 8% 0%

5%

10%

15%

20%


avant 74

après 74

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Sensibilité à la surface habitable

<75m

² 75 à 150 m²

* 150 m²

Objectif 1 0% 1% 1% Objectif 2 5% 8% 15% Objectif 3 15% 15% 17% 0%

5%

10%

15%

20%


<75m²

75 à 150 m²

150 m²

* Le témoin est indiqué par un astérisque

Choix d’objectif

L’objectif 1 est clairement trop ambitieux, il ne peut même jamais être atteint pour une SHAB inférieure à 75 m².

Les objectifs 1 et 2 sont remarquablement inéquitables au regard de la zone climatique, mais également au regard des autres paramètres en ce qui concerne l’objectif 2.

L’objectif 3 n’est pas parfaitement équitable au regard de la zone climatique et de la période, mais les variations restent raisonnables comparées à celles de l’objectif 2. Il est toujours possible, et reste ambitieux surtout en zone H2 et H3 – une étude complémentaire pourrait porter sur ces zones spécifiques, alors qu’en l’occurrence la référence est en zone H1 où notre objectif 3 est le moins ambitieux par rapport aux autres.

Ces éléments peuvent amener à choisir l’objectif 3 comme objectif de rénovation.

Réduction de typologies

L’objectif 3 est équitable vis à vis de la surface habitable : le nombre de solutions est presque le même quelle que soit la SHAB. La question est de savoir si ces packs sont les mêmes, ou si une variation de SHAB peut être associés à un nombre égal de packs mais de nature différentes. Seule une connaissance du modèle de calcul peut permettre de répondre à cette question.

Si l’on suppose qu’il n’y a pas de raison que, de manière générale, les packs qui permettent d’atteindre l’objectif 3 dans le cas où il y a le moins de possibilités (SHAB < 75 m²) ne se retrouvent pas dans les autres cas, alors on peut estimer que la SHAB n’est pas un paramètre sensible, dans la mesure où la liste des packs atteignant l’objectif 3 ne varie qu’à la marge en fonction de la SHAB.

Par soucis de simplification, on peut donc renoncer à inclure ce paramètre dans nos calculs, et remplacer les typologies par des contextes définit par une zone climatique et une période de construction. Ainsi, les contextes sont des ensembles de typologies définis de manière à représenter l’ensemble des paramètres sensibles vis à vis de l’objectif fixé. Il y a donc ici 6 contextes seulement .

Il s’agit en sortie de cette étude de procéder à l’étape de vérification non plus sur 18 logements représentatifs des typologies, mais sur 6 logements représentatifs des contextes, ce qui coûte naturellement 3 fois moins de temps.

3.2.5 DESCRIPTION COMPLETE

L’ensemble des étapes de la méthode est représenté ci-dessous.

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Figure 28 : représentation complète de la méthode

3.3 CONCLUSION, RETOUR CRITIQUE, ADAPTATION ET PERS PECTIVES

Après l’explication du déroulement de la méthode, nous apportons ici quelques éclairages et éléments de compréhension supplémentaires pour bien maîtriser les tenants et les aboutissants de cette méthode et mettre en lumière ses forces, ses points à améliorer, ce qu’elle implique et ce dont elle dépend.

3.3.1 PHILOSOPHIE DE LA METHODE

3.3.1.1 Idée forte

Cette méthode repose sur l’idée forte de tester un très grand nombre de solutions. Même avec un petit nombre de briques technologiques, on peut par combinaisons obtenir un grand nombre de packs possibles : l’idée est justement de tous les considérer, puis de voir lesquels vérifient un objectif donné.

Tout l’enjeu des étapes suivantes (vérification, restriction et surtout récurrence) est l’exploitation synthétique de la grande quantité de données fournies.

3.3.1.2 Importance et impact des différentes étapes

Comme on la vu, la méthode comporte 4 grandes étapes :

1. Combinaison et calculs

2. Vérification d’atteinte d’un objectif

3. Restrictions

4. Récurrence

Parallèlement, une 5eme étape peut-être menée avant l’étape 2 : l’étude de sensibilité. Cette étape est la seule étape qui ne vienne pas réduire le nombre de packs candidats. Les étapes 1 (combinaison et calcul) et 2 (vérification) sont le cœur même de la méthode.

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Le but de l’étape de restrictions est de permettre l’intervention du facteur humain (dire d’expert, volontés des différents acteurs, …) pour agir comme garde-fou sur les résultats donnés par les étapes précédentes. Il s’agit de ne pas promouvoir des bouquets de solutions déconnectés de la réalité des chantiers du moment, laquelle s’appréhende principalement de manière subjective. L’étape de récurrence n’est pas indispensable à la méthode. Elle permet simplement de post-traiter efficacement les résultats (en grand nombre) des étapes précédentes. En effet, la richesse d’exposer toutes combinaisons et calculs associés est également une faiblesse : il n’est pas toujours facile de tirer des conclusions de fichiers comportant des milliers de résultats ! Enfin, l’étude de sensibilité est un surcroît de méthode, et n’est donc pas non plus absolument nécessaire. Elle permet d’éclairer la définition d’objectif de travaux ou de rénovation et de réduire le nombre de typologies. Il est à noter que même dans le cas où l’on possède déjà un objectif de rénovation bien défini, l’étude de sensibilité est nécessaire à l’établissement des contextes en remplacement des typologies. Cette étude ne portera alors plus que sur un seul objectif, l’objectif choisi par l’utilisateur. Ainsi, une version simplifiée de la méthode pourrait ne comporter que les étapes 1 à 3. On aboutirait alors certainement à un plus grand nombre de possibilités.

3.3.1.3 Qu’apporte de nouveau cette méthode ?

La méthode proposée répond au besoin de déterminer des bouquets de solutions d’une manière rigoureuse et déterministe. Elle s’inscrit en complément de diverses approches :

• L’approche experte : il s’agit de proposer une liste réduite de packs à dire d’expert, dont on vient calculer dans un second temps les performances. Si celles-ci conviennent, le choix de ces packs est validé.

• L’approche terrain : il s’agit de faire la liste des contraintes du projet pour en déduire les solutions portables pour ce cas. Selon le projet, le nombre de solutions restantes peut être plus ou moins réduit. S’il y en a peu, on peut les valider par un calcul comme précédemment. Sinon, il faut apporter d’autres éléments.

• L’approche commerciale : on dispose d’un nombre de briques limitées que l’on souhaite porter dans le cadre d’une offre commerciale. Il est facile d’en déduire les bouquets associés, dont on peut calculer les performances pour validation.

Dans les trois cas, il s’agit d’une logique de validation, on part d’un champ de contrainte pour définir les packs, si ce champ est fort, il y a peu de solutions possibles, et l’on vient s’assurer qu’elles sont pertinentes par un calcul final.

La méthode proposée s’inscrit au rebours de cette logique : elle place au contraire l’objectif de performance en amont. On ne peut pas prévoir de manière fine à dire d’expert quels bouquets permettent de répondre à un objectif dans un champ de contrainte donné. Inversement on ne peut pas prévoir non plus quels objectifs sont accessibles dans un champ de contraintes données.

La méthode propose :

1. De définir les objectifs « intelligents » pour un ensemble de briques technologiques données. L’étude de sensibilité est à la fois une étude de faisabilité (qu’est-ce qui est accessible ? qu’est-ce qui n’est pas ambitieux ?) et une étude d’aide à la décision (quels segments du parc et type de bouquets de travaux sont favorisés par le choix d’un tel objectif ? comment n’en favoriser aucun si tel est le souhait ?)

2. De mettre en évidence les bouquets qui permettent d’atteindre cet objectif : il s’agit tout autant de faire émerger des solutions pratiques que de voir apparaître des tendances (quelle énergie favorise l’atteinte d’un objectif donné ? quel effort sur le bâti ? etc.). Elle peut donc tout à la fois éclairer le dire d’expert et permettre de proposer des résultats finaux.

3. D’aller de l’industrialisation massive à la maille d’un jeu de bouquets différents par typologies définie, via l’étude de récurrence : elle offre donc une réponse avec une large profondeur à la question de la constitution de bouquets

4. Enfin, elle est particulièrement pertinente pour mener des approches multicritères avec des volontés contraires. Elle permet par exemple de faire émerger les solutions qui seraient au-delà d’un objectif de performance et en-deçà d’un coût maximum

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Ce dernier point est primordial. A dire d’expert, on peut toujours estimer qu’on va atteindre une certaine performance en proposant des bouquets qui vont aller très au-delà. Pour rechercher les meilleures performances CO2, il paraît évident qu’isoler au maximum, installer des systèmes thermodynamiques très performants et des systèmes solaires est une bonne solution. Avec cette approche, on aura toutefois tendance à excéder l’objectif (par exemple une étiquette CO2).

Si l’on ajoute une contrainte en terme de coût d’investissement, par exemple, comment trouver le ou les bouquets qui permettent de passer l’objectif sans en faire trop et dépasser le budget autorisé ? Répondre à cette question en deux temps (est-ce possible et si oui comment ?) est précisément l’objet de la méthode.

Enfin, notons que la méthode ne se coupe pas des approches expert, terrain et commerciales : celles-ci sont prises en compte lors du choix des briques d’une part, lors des restrictions d’autre part.

3.3.1.4 Quand ne pas appliquer la méthode ?

Il peut arriver que l’on dispose d’un champ de contraintes tel que l’ensemble des restrictions suffit presque à définir les bouquets de travaux. Il ne reste plus alors qu’à observer les performances des quelques bouquets obtenus par restriction pour choisir les plus pertinents : c’est la « logique de validation ». Dans ce cas, appliquer la méthode n’a aucun sens : si les restrictions ont notablement plus de poids que la vérification d’objectif, alors les résultats finaux ne seront le reflet que des restrictions – et l’on aura consacré un temps inutile aux parties calcul, combinaison et vérification d’objectif. Imaginons un exemple de mauvaise pratique : on souhaite appliquer la méthode pour atteindre un objectif d’étiquette CEP et CO2. Pour autant, porteur d’une volonté forte de valoriser les actes bâti, on impose de travailler sur l’ensemble des postes de l’enveloppe (murs, combles, ouvrants, planchers). Par ailleurs, on dispose d’un nombre de systèmes limité. Sans surprise, les bouquets émergeants après la phase de restrictions sont alors ceux pour lesquels on a tout fait sur le bâti (pourvu qu’ils passent l’objectif), les variantes ne se faisant que sur les systèmes : ceux-ci étant peu nombreux, cela fait un nombre réduit de bouquets. Ces bouquets auraient pu par ailleurs être conçus « à la main », et il n’aurait pas été très coûteux en temps d’en calculer les performances. Toute la phase de combinaison, calcul et vérification est inutile. Dans ce cas, il faut donc soit procéder à la « logique de validation », soit remplacer la restriction par des données quantitatives. Une bonne pratique ici serait d’intégrer dans l’objectif un Ubat maximal, et de ne pas imposer de restrictions sur le bâti : celui-ci serait naturellement performant s’il passe l’objectif. Les résultats finaux ne serait pas nécessairement différents, mais ils seraient le reflet non pas d’un dire d’expert mais d’un objectif chiffré, et le temps pour obtenir ces résultats serait cohérent avec le nombre d’hypothèses fournies. Dans tous les cas, il est nécessaire de bien établir la liste des restrictions avant d’appliquer la méthode, et de s’interroger ainsi sur le poids de ces restrictions. C’est le moyen déterminant pour juger s’il est utile ou non d’appliquer cette méthode.

3.3.2 DOMAINE D’APPLICATION ET LIMITES

3.3.2.1 Application générale

Cette méthode a été conçue pour s’appliquer avant tout à la définition de packs de rénovation, et donc avant tout à l’existant. Pour autant, rien ne s’oppose a priori à son utilisation dans le neuf, avec, à ce moment là, un autre algorithme de calcul que celui de 3CL.

Elle peut couvrir tous types de logements, aussi bien dans l’individuel que dans le collectif.

Enfin, toutes les entrées sont par nature des variables. Ainsi, l’utilisateur peut appliquer la méthode :

• Quelles que soient les briques technologiques, du moment qu’elles sont représentables par le moteur de calcul choisi ;

• Quelles que soient les typologies et contextes retenus, du moment qu’elles sont représentables par le moteur de calcul choisi ;

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• Pour tout objectif quantifiable par le moteur de calcul choisi ;

• Quelles que soient ses règles de restrictions.

La méthode est prévue pour permettre la création d’une bibliothèque de solution, dans laquelle les packs sont reliés aux contextes où ils peuvent être appliqués. Cette bibliothèque peut être intégrée dans un outil informatique sous forme de base de données ou d’arborescence.

3.3.2.2 Le cas de l’extension

Dans le cadre d’une rénovation, l’éventualité de l’extension reste un point complexe à traiter. En effet, dans ce cas, la morphologie de la maison change. De ce fait, l’étape « combinaison et calcul » n’est pas des plus évidente : il faut combiner les briques pour obtenir les packs, appliquer ces packs aux typologies, ajouter l’extension dont les performances thermiques seront différentes (et qui peuvent être de différentes sortes : agrandissement, étage, …) et calculer la performance globale du résultat obtenu.

Il n’en reste pas moins possible d’appliquer une adaptation de la méthode sur la base d’une approximation consistant à ramener les logements composés d’une partie ancienne rénovée et d’une partie neuve à un logement équivalent du points de vue des performances thermiques du bâti et possédant les mêmes systèmes. Il s’agit donc de remplacer les typologies par des typologies équivalentes, et les briques de rénovation bâti par des briques équivalentes. Ces équivalents n’ont de sens physique qu’appliqués les uns aux autres.

On se ramène alors au cas précédent. L’Exemple 4 permet de comprendre la démarche à mettre en œuvre.

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Exemple 4 : traitement des cas d’extension

Supposons le cas simplifié ou l’on ne dispose que d’un logement de Umurex=1,5 W/m²K pour une surface de mur Smurex = 80m². Après rénovation et extension on effectue les actes suivants :

• La surface de mur passe à 100m², dont 70m² d’existant (10m² ont été détruits)

• La résistance additionnelle sur l’existant est de 2,4 m²K/W

• Le U pour la partie neuve est Umurneuf = 0,3 W/m²K

En conclusion, au final, le U équivalent pour les 100m² est donné par :

Ueq_après = (Smurex_après x Umurex_après + Smurneuf x Umurneuf ) / Smur_après

Soit :

Ueq_après = [70 x (1/[2,4+1/1,5]) + 30 x 0,3]/100 = 0,32 W/m²K

Le principe de recherche d’une typologie équivalente est de supposer que l’extension est réalisée avant la rénovation. On définit ainsi le U équivalent avant travaux :

Ueq_avant = (Smurex_après x Umurex_avant + Smurneuf x Umurneuf ) / Smur_après

Ueq_avant =1,14 W/m²K

Ainsi, pour cette rénovation/extension tout se passe comme si sur un mur de 100m², de U=114 W/m²K, on appliquait une isolation de R=1/ Ueq_après – 1/ Ueq_avant = 2,25 m²K/W : c’est notre brique technologique équivalente.

Ni le logement dont la surface de mur fait 100m² dont 30% en neuf, ni la brique « isolation avec R=2,25 » n’ont de sens dans la réalité des travaux à représenter. En revanche, l’application de cette brique à ce logement correspond à un véritable état après rénovation.

On comprend bien toutefois avec cet exemple comment la multiplicité des possibilités d’extension et de rénovation entraîne la multiplication des calculs d’équivalences et donc une lourdeur forte dans la méthode.

De manière générale, on peut aussi chercher à mesurer l’erreur commise en considérant que tout se passe comme s’il n’y avait pas d’extension, et voir a priori ce que cela implique sur l’objectif de rénovation. Imaginons par exemple un objectif de rénovation en étiquette énergie. Si l’on rénove sans extension, il va être plus difficile d’atteindre l’objectif qu’en prenant en compte l’extension : l’augmentation de surface va en effet dans le sens de la diminution des besoins ramenés au m², donc de l’amélioration de l’étiquette. Dans ce cas, on peut d’autant plus légitimement ne pas se poser la question de l’extension que cela va dans le sens du renforcement des exigences.

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4. CONCLUSION GENERALE

Les travaux menés dans le cadre du projet ODMIR4 ont permis de définir, d’évaluer et de capitaliser (dans une base de données type Access) des briques technologiques adaptées à la rénovation des maisons individuelles. Et, même au-delà, de proposer des solutions pour en optimiser la performance énergétique comme cela a été le cas pour le couplage d’une PAC R/R avec des sources d’air tempérées. L’influence de la perméabilité à l’air des maisons sur la performance énergétique a été mise en évidence. Les résultats ont montré qu’il était essentiel dans une maison individuelle équipée d’un système de ventilation mécanique, de travailler à améliorer l’étanchéité à l’air du bâti pour diminuer la part des débits d’infiltrations, source de déperditions énergétiques notables. Les éléments à considérer pour la mise en œuvre de l’amélioration de la perméabilité sont en particulier l’amélioration de l’étanchéité des équipements électriques (prises, interrupteurs tableau électrique…), des coffres de volets roulants, des trappes d’accès aux combles, des portes d’entrée par remplacement des joints ou colmatage. Par ailleurs, l’impact de la gestion du chauffage tant sur les aspects régulation que programmation a été étudié. L’option retenue est de sensibiliser le client Phénix Evolution sur cet impact, sachant que sa prise en compte est implicite dans les rendements globaux d’installations qui ont été établis et intégrés au cœur de calcul de l’outil ODMIR4. En effet, les équipements de chauffage et de production d’ECS ont été modélisés afin de déterminer les nouveaux rendements d’installations qui ont été implémentés dans l’outil ODMIR4. En ce sens, les briques « équipements » ont été évaluées et leur influence sur les performances énergétiques après rénovations démontrées. Malgré l’incertitude dont sont entachés ces résultats, il ne faut pas perdre de vue la dispersion des rendements associés à des machines de différents constructeurs. Cette dispersion engendre une imprécision qui détermine la finesse qu’il est raisonnable de rechercher dans notre approche. Ces nouveaux rendements pourraient venir en remplacement des rendements actuellement utilisés par la méthode 3CL qui, dans l’état, ne représentent pas la performance des équipements récents. Enfin ces travaux ont permis de mettre au point une méthode ayant pour objectif de définir des packs de rénovation en s’appuyant sur des éléments déterministes et quantifiables. La clef de discrimination des bouquets à retenir finalement est ainsi un objectif chiffré. La méthode propose :

1. De définir les objectifs « intelligents » pour un ensemble de briques technologiques données. L’étude de sensibilité est à la fois une étude de faisabilité (qu’est-ce qui est accessible ? qu’est-ce qui n’est pas ambitieux ?) et une étude d’aide à la décision (quels segments du parc et type de bouquets de travaux sont favorisés par le choix d’un tel objectif ? comment n’en favoriser aucun si tel est le souhait ?)

2. De mettre en évidence les bouquets qui permettent d’atteindre cet objectif : il s’agit tout autant de faire émerger des solutions pratiques que de voir apparaître des tendances (quelle énergie favorise l’atteinte d’un objectif donné ? quel effort sur le bâti ? etc.). Elle peut donc tout à la fois éclairer le dire d’expert et permettre de proposer des résultats finaux.

3. D’aller de l’industrialisation massive à la maille d’un jeu de bouquets différents par typologies définie, via l’étude de récurrence : elle offre donc une réponse avec une large profondeur à la question de la constitution de bouquets

4. Enfin, elle est particulièrement pertinente pour mener des approches multicritères avec des volontés contraires. Elle permet par exemple de faire émerger les solutions qui seraient au-delà d’un objectif de performance et en-deçà d’un coût maximum

Le projet ODMIR4 n’offre donc pas une illustration complète du potentiel de la méthode en tant qu’approche multi-critère, mais donne une bonne illustration de sa mise en œuvre et de son potentiel pour la définition d’objectif pertinent avant tout et pour la définition de packs de rénovation permettant d’atteindre cet objectif dans un second temps.

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ANNEXE 1 :

EXEMPLE DE FICHE BRIQUE DE

RENOVATION

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5. ANNEXE 1 : EXEMPLE DE FICHE BRIQUE DE RENOVATION Appellation : Pompe A Chaleur eau/eau et sol/eau Définition : Générateur thermodynamique utilisant les propriétés d’évaporation et de condensation d’un fluide frigorigène. Fonctionnement : Le générateur thermodynamique récupère les calories contenues dans l’eau ou le sol grâce à l’évaporation d’un fluide frigorigène. Devenu gazeux, le fluide est comprimé par un compresseur, il monte en température et cède ses calories en se condensant dans le condenseur par échange avec le fluide qui assure le chauffage du logement. Après détente, il redevient liquide et le cycle recommence. La pompe à chaleur puise la chaleur de deux manières différentes :

• Récupération de la chaleur dans le sol

La chaleur est prélevée dans le sol à l'aide : o Soit d'un capteur horizontal composé d'un réseau de tubes enterré dans le sol à faible

profondeur (de 0.6m à 1.2m). Pour cela, il est nécessaire de disposer d'une surface de terrain d'environ 1.5 fois la surface à chauffer sur laquelle aucune plantation avec des racines profondes ne pourra être réalisée.

o Soit d'un capteur vertical composé de sondes qui peuvent atteindre une profondeur d'environ 100 mètres.

L'installation des sondes verticales est soumise, selon la région, à déclaration ou à autorisation préalables. Informations complémentaires à collecter auprès de la Direction Régionale de l'Industrie, de la Recherche et de l'Environnement (D.R.I.R.E.) ou auprès de la préfecture.

• Récupération de la chaleur dans l’eau

La chaleur est prélevée dans une nappe phréatique par pompage puis amenée dans un échangeur eau/eau avec l’évaporateur de la PAC. L’eau refroidie est ensuite réinjecter par un autre puits dans la nappe phréatique. Les forages nécessaires au puisage et à la réinjection de l’eau doivent être garantis sur la ressource en eau souterraine par une procédure Aquapac.

Capteurs enterrés horizontaux

eau glycolée- eau

PAC sur eau de nappe

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Installation : La pompe à chaleur s'installe généralement à l'intérieur du logement (cave, buanderie, garage). Très performant, cet appareil peut chauffer l'ensemble du logement. Schéma de principe :

Energie utilisée : Electricité Domaine d’applicabilité : Dans le cadre d’une rénovation, solution plutôt réservée aux installations de chauffage individuel déjà équipées d’un plancher chauffant existant. L’utilisation d’un circuit de radiateurs est possible si le dimensionnement des radiateurs permet de baisser la température d’eau sans créer d’inconfort. Dans ce cas, la pompe à chaleur (PAC) sol-eau ou eau-eau vient remplacer la chaudière existante. Jonction avec d’autres briques : Possibilité d’un couplage avec une installation de production d’ECS. Coût de la mise en œuvre : Le prix dépend notamment du type de pompe à chaleur et du type d'émetteurs de chauffage installé dans le logement. Pour une pompe à chaleur récupérant l'énergie dans le sol ou l'eau alimentant un plancher chauffant rafraîchissant, les prix sont compris en moyenne, selon les caractéristiques techniques, entre 100 et 150€ TTC par m² de surface chauffée. Délai de la mise en œuvre : En fonction de l’installation existante (réseau de distribution existant ou non). Facilité de la mise en œuvre : Moins facile à mettre en œuvre qu’une PAC air/air, nécessité de réaliser un forage dans cas d’un puisage en nappe ou d’un fonctionnement sur capteurs enterrés verticaux. Travaux de terrassement nécessaires pour les solutions sur capteurs enterrés horizontaux. Faisabilité (autorisation, disponibilité de la source, …) :

Encombrement (contraintes particulières,…) : Surface extérieure libre de plantations, de taille équivalente à celle de la surface chauffée pour les capteurs enterrés horizontaux.

Durée de vie du produit : 16 ans (cf. certificats d’économies d’énergie). Maintenance : Non obligatoire, il est cependant conseillé de souscrire un contrat d'entretien pour conserver un fonctionnement optimal de l'installation. Equiper les circuits de filtres et les nettoyer régulièrement. Performance énergétique : Pour 1 kWh consommé, une PAC restitue de 3 à 4 kWh (COP pour coefficient de performance). Emission de gaz à effet de serre : Performances en CO2 à préciser mais cependant la PAC est très bien placé sur ce critère en raison du recours aux énergies renouvelables (sol ou eau comme source froide ou chaude), à l’électricité pour le fonctionnement du compresseur et au rendement (COP) de la machine. L’outil de simulation envisagé : TRNSYS, outils réglementaires, outils CSTB, ARMINES, EDF R&D. Industrialisation : Utiliser des produits ayant un PV d'essai du CETIAT ou la certification EUROVENT. Commentaires : Prévoir l'adaptation du tarif d’énergie électrique avec l’option Heures Creuses ainsi qu’une augmentation de la puissance souscrite.

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Avantages

• Diminution du coût du chauffage grâce à la chaleur gratuite récupérée dans le sol ou l’eau. • Suppression de la chaudière et de sa combustion avec flamme et du conduit de cheminée. • Valorisation du bien immobilier grâce à l'argument d'un système de chauffage économique et relevant du

domaine des énergies renouvelables. • Possibilité d’assurer le confort d’été dans le cas d’un système réversible

Inconvénients

• Surface extérieure libre de plantations, de taille équivalente à celle de la surface chauffée pour les capteurs enterrés horizontaux.

• Perte de hauteur sous plafond si création d'un plancher chauffant sur sol existant.

Critère Appréciation CO2 économisé � � � Economie d'énergie � � � Amélioration du confort � � Facilité de mise en œuvre � Rentabilité des travaux � � � Coût des travaux � � �

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ANNEXE 2 :

COUPLAGE PAC ET SOURCES D’AIR

TEMPEREES

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6. ANNEXE 2 : COUPLAGE PAC ET SOURCES D’AIR TEMPERE ES

6.1 CAHIER DES CHARGES ET CONTRAINTES

Le cahier des charges du modèle établi au cours des travaux précédents est le suivant: • Modéliser le COP et la puissance calorifique fournie par le système en fonction de la

température des sources chaudes et froides,

• Prendre en compte les phénomènes de givrage,

• Prendre en compte le fonctionnement à charge partielle du système,

• Prendre en compte la consommation des auxiliaires.

Le choix du modèle s’étant fait sous certaines contraintes : • Précision des résultats et sensibilité aux paramètres de conception

• Temps de calcul adapté au modèle de thermique du bâtiment

• Polyvalence

• Accessibilité des données de paramétrage

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6.2 MODELE EMPIRIQUE DE PAC

Modèle 8

Équations

Modèle Consoclim [ROUJ2003]

Modèle de puissance calorifique

( ) ( )nom_extext2nomint_int1nom_calo

calo TT.ATT.A1P

P −+−+=

Modèle de COP

( ) ( )T.BT.B1.PP

PP

21nomcalo

abs

calo

abs ∆+∆+= ( ) ( )

nomint

ext

int

ext

TT

TTT −=∆

Modèle BLAST [ALLE1983] [KNEB1983]


2221nom_calo

calo T.BT.BBP

P ∆+∆+=

( ) ( )1

nom_extextnomint_int

KTTTTT −−−=∆

Modèle de COP

( )

++==

2

nom_calo

calo3

nom_calo

calo21

nomcalo

abs

calo

abs

PP.C

PP.CC.

PP

PP

COP1

Modèle DOE-2 [DOE1982] [KNEB1983] [ASHR2005]


intext52int4int32

ext2ext10nom_calo

calo T.T.aT.aT.aT.aT.aaP

P +++++=

Modèle de COP

intext52int4int32

ext2ext10nom T.T.cT.cT.cT.cT.cc

COPCOP +++++=

Méthode Th-CE 2005 [THCE2006]

Modèle de COP

( ) ( )

+−×−= +−+

+ 7ivdeg,77

3 COP7314

COPCOP96,0COP

93,0COP

COPivdeg,7

ivdegss,7−

− =

Au dessus de 7°C ( ) ( ) 7

ivdegss,77e COP7e

14COPCOP

COP +−+

θ +−θ×−=

Entre 3°C et 7°C ( ) ( ) 7

37e COP7e

4COPCOP

COP +++

θ +−θ×−=

En dessous de 3°C

( ) ( ) ivdeg,7ivdeg,73

e COP7e10COPCOP

COP −−+

θ ++θ×−=

Modèle Gordon et Ng [GORD2000]

Modèle de COP

( ) ( ) ( )COP

11.TP.R

P.TTTQ

PS.T1

COP11.

TT

int

calo

caloint

extintleakeqv

calo

intext

int

ext ++−+∆+=+

8 Pour les références, voir Bibliographie.

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Modèle 8

Équations

Méthode du ratio constant K

COPCOP

Carnot=

extint

intCarnot

TTTCOP −=

extint

int

TTT.KCOP −=

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6.3 NOMENCLATURE

Nom Description Unité min max défaut A1, A2, B1, B2

coefficients de régression identifiant le modèle de fonctionnement à pleine charge sous conditions non nominales en mode chauffage

Pcalo_pc

Pcalo_nom

Pcalo

puissance calorifique délivrée par la PAC à pleine charge dans les conditions non nominales puissance calorifique délivrée par la PAC à pleine charge dans les conditions nominales puissance calorifique délivrée par la PAC tenant compte de la dégradation de performance due au givrage de l’échangeur extérieure

W 0 + ∝

Pabs_pc

Pabs_nom

Pabs

puissance absorbée (compresseur + ventilateur + veille) à pleine charge dans les conditions non nominales puissance absorbée (compresseur + ventilateur + veille) à pleine charge dans les conditions nominales puissance absorbée (compresseur + ventilateur + veille) tenant compte du fonctionnement à charge partielle de la PAC

W 0 + ∝

Tint

Tint_om

température d’entrée d’air au niveau de l’échangeur de l’unité intérieure température d’entrée d’air au niveau de l’échangeur de l’unité intérieure dans les conditions nominales

°C 20°C

Text

Text_nom

température d’entrée d’air au niveau de l’échangeur de l’unité extérieure température d’entrée d’air au niveau de l’échangeur de l’unité extérieure dans les conditions nominales

°C 7°C

Ts_int température d’air à la sortie de l’échangeur de l’unité intérieure °C Bch besoins de chauffage de la zone à chauffer W Cd coefficient de dégradation prenant en compte les pertes de

puissance calorifique dues au cycle de dégivrage 0 1 0.9

CCP coefficient de charge partielle permettant de prendre en compte l’évolution des performances lors du fonctionnement à charge partielle du système

τ taux de charge partielle 0 1 α part de la puissance des éléments de veille par rapport à la

puissance totale de la pompe à chaleur % 1 à 2 %

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6.4 EVOLUTION DES TEMPERATURES

1) Vide sanitaire

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2) Véranda

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3) Ventilation double flux

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3) Puits canadien

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4) Combles

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6.5 BIBLIOGRAPHIE

[ALLE1983] Allen J.J and J.F. Hamilton. Steady-State reciprocating water chiller models. ASHRAE Transactions, vol. 89, part 2A, pp, 398-407 [ASHR2005] ASHRAE. Energy estimating and modeling methods. Chapter 32, The ASHRAE Handbook 2005.CD, Fundamentals, SI Edition. [DOE1980] DOE. 1980. DOE-2: Reference Manual, Part 1, Version 2.1, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, 1983. [GORD2000] Gordon J.M. and K.C Ng. Cool thermodynamics. Cambridge international science publishing. 2000. [KNEB1983] Knebel David . Simplified energy analysis using the modified bin method. ASHRAE, 1983. [RIVI2007] Riviere Philippe. 2007. EcoDesign European Project.Preparatory study on the environnemental performance of residential room air conditioning appliance (airco and ventilation). Technical analysis of existing products. Draft report of Task 4 (V4). October 2007 [ROUJ2003] Roujol Stéphane. Méthodes de calcul prévisionnel des consommations d'énergie des bâtiments climatisés - Incertitudes et validation. Thèse de doctorat en énergétique, École des Mines de Paris, 16 décembre 2003. [SCHI2000] Schibuola Luigi. 2000. Heat pump seasonal performance evaluation: a proposal for european standard. Applied Thermal Engineering 20 (2000): 387-398 [THCE2005] Réglementation thermique 2005. Règles Th-CE 2005,Version 7.3, 15 mars 2006. En ligne: http://www.rt2000.net/documents/news/News25_2.pdf

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6.6 ALGORITHME DE CALCUL

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6.7 DONNEES CONSTRUCTEURS

Pompe à chaleur air-air DAIKIN - Unité intérieure

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Pompe à chaleur air-air DAIKIN - Unité extérieure

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Pompe à chaleur air-air DAIKIN - Tableau de puissances

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Coordinateur du projet :

ANNEXE 3 :

MODELISATION SOUS SIMBAD ET

SIMULATION DES AUTOMATISMES

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7. ANNEXE 3 : MODELISATION SOUS SIMBAD ET SIMULATIO NS DES AUTOMATISMES

7.1 CARACTERISTIQUES DES MAISONS SIMULEES SOUS SIMB AD

7.1.1 PLANS DE LA MAISON RECTANGULAIRE

Les plans suivants sont fournis par Phénix Evolution. Cette maison est de plain pied comme 93% des maisons Phénix.

Plans de la maison Phénix construite avant 1975

La géométrie sera identique pour les trois générations de maisons. L’orientation de cette maison est très importante pour le calcul des apports solaires. Le séjour, dont la porte-fenêtre donne plein sud, est la pièce la plus sensible au rayonnement solaire.

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7.1.2 SURFACE ET VOLUME DE CHAQUE PIECE

Les surfaces sont définies ici. La hauteur sous plafond est de 2,5 mètres. Surface (m²) Volume (m 3) Chambre 3 10.633 26.583 Séjour 18.763 46.906 Chambre 2 9.447 23.618 Chambre 1 11.501 28.754 Entrée 12.060 30.150 Salle de bains

3.555 8.887

Cuisine 10.306 25.765 (Grenier) 76.728 156.900

Surfaces et volumes des pièces La maison Phénix est pourvue de combles souvent perdues car ni utilisées ni isolées. C’est pourquoi le toit ne sera pas modélisé. Il n’y a pas d’intérêt à ajouter une zone « Grenier », qui ne participe pas aux échanges aérauliques du bâtiment. Les ponts thermiques et les pertes à travers le plafond sont quand à eux considérés.

7.1.3 CARACTERISTIQUES CONSTRUCTIVES DE L ’ENVELOPPE

Coefficients de transferts thermiques Les coefficients de transferts thermiques U des différentes parois retenues pour les simulations sont donnés dans ce tableau, fourni par le constructeur Phénix.

Coefficient de transmission thermique U [W/(m².K)]

Umax [W/(m².K)]

Maison1 Avant 1975

Maison 2 Entre 1975 et 1982

Maison 3 Après 1982

RT2005

Murs extérieurs 1.32 0.46 0.36 0.45 Cloisons intérieures 0.795 0.795 0.795 - Plafond 0.85 0.85 0.19 0.34 Plancher sur vide sanitaire 2.77 0.85 0.41 0.40 Fenêtres 3mm menuiserie bois Simple Vitrage

4.5 - -

Fenêtres 4/12/4 menuiserie bois Double Vitrage

- 2.7 2.7 2.60

Maison construite avant 1975

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Ces valeurs prennent en compte les échanges convectifs des parois. Autrement dit, on a 1

1−

+= ∑ ∑h

eU global λ

Les valeurs de Umax sont les valeurs de la RT2005. Les parois des nouvelles constructions ne doivent pas dépasser ces « garde-fous ». On a un aperçu des écarts entre la réalité des maisons existantes (notamment les maisons Phénix) et le cadre réglementaire actuel. Les valeurs de la RT sur l’existant (en cours de publication) pourraient nous permettre d’avoir une comparaison avec les autres maisons du parc immobilier actuel mais les valeurs ne sont pas encore disponibles. Coefficients de référence Calcul d’Ubât Il est intéressant de calculer le coefficient Ubât des maisons Phénix. C’est un coefficient moyen de déperdition par transmission à travers les parois et les baies du bâtiment dont la méthode de calcul est décrite dans la RT2005. Il caractérise tout le bâti. On pourra ainsi comparer plus facilement les trois typologies de maisons Phénix. Ce coefficient se calcule avec cette formule :

∑∑∑ Ψ+

=i

iiiibât A

LAUU

Où iΨ : coefficient de transmission thermique linéaire du pont thermique de la liaison j

[W/m.K]

iU : coefficient de transmission thermique de la paroi déperditive i [W/m².K]

iA : l’aire intérieure de la paroi déperditive [m²]

Calcul d’Ubât-réf Ubât-ref est un coefficient de référence, appelé « coefficient moyen de référence de déperdition par les parois du bâtiment ». Il est définit dans la RT2005 et est donc un coefficient de référence pour les bâtiments neufs. Il permet de situer la déperdition par transmission à travers l’enveloppe des bâtiments par rapport à une valeur de référence. Cette dernière est calculée en fonction de caractéristiques thermiques de référence des composants d’enveloppe. Il se calcule de la même façon que le Ubât mais dépend, en plus des caractéristiques géométriques du

bâtiment, de coefficients de références ia (donnés dans l’arrêté de la RT et dépendants de la zone

climatique).

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Par définition, on a

7654321

1010998877665544332211

AAAAAAA

LaLaLaAaAaAaAaAaAaAaU refbât ++++++

+++++++++=−

Les iA et les iL

sont respectivement les surfaces déperditives et les linéaires du bâtiment. Résultats A partir de la géométrie détaillée au paragraphe 7.1.1, le calcul des coefficients donne

Ubât typo1 2.00 W/m²K Ubât typo2 1.05 W/m²K Ubât typo3 0.68 W/m²K Ubât-réf 0.47 W/m²K

Soit

2,00

1,10

0,68

0

0,5

1

1,5

2

2,5

Typo1 Typo2 Typo3

Ubâ

t [W

/m².

K]

Ubât-ref = 0,47

Valeur de réf. pour le "neuf"

Evolution du coefficient Ubât pour différentes maisons Phénix

On peut voir que les maisons Phénix deviennent de plus en plus performantes. Plus Ubât est faible, meilleure sera l’enveloppe. La maison de dernière génération (construction entre 1982 et 2000) se rapproche du cadre réglementaire actuel, c'est-à-dire du Ubât-réf.

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7.1.4 CALCUL DES COEFFICIENTS D ’ECHANGE AUX PAROIS

Résistance superficielle Rs(Rsi et Rse), en m².K/W : Inverse du flux thermique passant par mètre carré de paroi, de l'ambiance à la paroi pour une différence de température d'un kelvin entre celles-ci. Les parois du bâtiment échangent avec l’extérieur par convection et par rayonnement. Ces deux échanges thermiques sont regroupés dans un seul terme : la résistance superficielle. Cette résistance s’exprime sous la forme

rcs hh

R+

= 1

A défaut d’avoir des données spécifiques pour le parc de maisons Phénix, je choisis de prendre les valeurs de la RT20051. Les résistances superficielles données par la RT sont égales à : - 0,13 m²K/W à l’intérieur et 0,40 m²K/W à l’extérieur pour les parois verticales. - 0,10 m²K/W à l’intérieur et 0,04 m²K/W à l’extérieur pour le plafond. Coefficient d’échange radiatif On distingue maintenant les deux modes de transferts de chaleur pour s’intéresser d’abord au

rayonnement, représenté par le coefficient rh qui vaut 34 mTεσ et s’exprime en W/(m²K).

ε est l’émissivité hémisphérique (corrigée) de la surface. A défaut de valeurs données dans les Avis Techniques, on prend 0,9 ;

mT est la température moyenne de la surface et des surfaces environnantes, en K ;

Que la paroi soit verticale ou horizontale, les coefficients d’échanges radiatifs sont les mêmes. Côté intérieur

(Tm = 20°C) Côté extérieur (Tm = 0°C)

hray W/(m².K) 5.1 4.2 Coefficient d’échange convectif Le fichier texte doit être renseigné des valeurs de hc qu’on peut obtenir de deux manières. Soit on les calcule à partir des résistances superficielles, soit on utilise des formules issues de la RT2005 (Règles Th-U – fascicule 4) et détaillées ci-dessous. Les deux méthodes reviennent sensiblement au même.

1 Règles Th-U 1/5 et Th-U 4/5

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- Pour les faces extérieures de la maison, la formule est la suivante :

hconv = 4 + 4 v, où v est la vitesse du vent à proximité de la surface, en m/s. - Pour les faces intérieures, les valeurs sont constantes.

Côté intérieur (Tm = 20°C)

Côté extérieur (Tm = 0°C, v = 4m/s)

Paroi verticale 2.5 20 Paroi horizontale – flux ascendant

5 20

Paroi horizontale – flux descendant

0.7 20

Coefficient d'échange convectif hconv pour différentes parois On peut récapituler les échanges convectifs sous la forme suivante

Coefficients d’échange convectifs de la maison sans toit (en W/m²K)

*Afin de prendre en compte l’influence du toit et le peu d’échanges convectif dans les combles, je choisis de prendre un coefficient convectif égal à 24,5 W/m²K. Cela correspond à un coefficient convectif équivalent, prenant en compte la surface totale des tuiles. Autrement dit on a

toitdutotaleRTplafondéquivakentconv ShSh ×=×− Cette approche, bien que simplifiée, permet de conserver une conductance du plafond équivalente.

h = 2.5W/m²K

h = 24,5 W/m²K *

h = 5.0 W/m²K h = 20.0 W/m²K

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7.1.5 PONTS THERMIQUES

Les valeurs des linéaires de la maison et les valeurs des coefficients linéiques sont supposées être les mêmes d’une génération à une autre de maisons Phénix, ce qui implique que les pertes par ponts thermiques sont égales pour les trois typologies de maisons Phénix. En réalité, on devrait trouver quelques écarts dû aux techniques de construction dépendantes des années mais on ne recherche pas la précision ici. Les valeurs des coefficients linéiques de ponts thermiques sont prises dans les Avis Techniques du CSTB pour les maisons Phénix, datant de 1984. Elles ne sont valables que pour des bâtis existants avant 2002 et sans isolation par l’extérieur.

Type de Ponts Thermiques i

Coefficients linéiques [W/m.K]

mur / plancher bas sur Vide-Sanitaire 1 menuiseries 0,25

Valeurs des coefficients linéiques de ponts thermiques Pour l’outil ODMIR4, l’équation choisie pour les ponts thermiques est la suivante

∑ +Ψ= menmenii LkLPT avec fenêtresmen SL ×= 3

Où iΨ : coefficient de transmission thermique linéaire du pont thermique de la liaison j [W/m.K]

iL : longueur d’arrête des murs i [m]

menk : coefficient surfacique des menuiseries [W/m².K]

fenêtreS : surface des fenêtres [m²]

On trouve alors une valeur de pertes par ponts thermiques égale à 43,4 W/K.2 Tous les calculs effectués dans cette partie nous permettent de renseigner le fichier texte qui sert d’entrée au modèle multizone de Simbad.

2 Avec l’outil 3CL, je trouve une valeur de 35 W/K. Il faut cependant accorder plus d’importance aux ponts thermiques définis dans des Avis Techniques de maisons Phénix.

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7.2 CLIMAT ET SCENARIOS POUR LES SIMULATIONS SIMBAD

Si les caractéristiques thermiques et géométriques de la maison sont des paramètres essentiels de la simulation, les données extérieures au bâtiment telles que le climat ou les apports internes influent également sur les besoins de chauffage ou de refroidissement et doivent être intégrés au modèle.

7.2.1 CLIMATS

Les calculs seront effectués d’abord avec les fichiers climatiques de la ville de Trappes (zone H1a, Yvelines) car la plupart des maisons Phénix (70%) ont été construites dans la zone H1. Cependant, pour comparer les besoins en chauffage et en refroidissement, certaines simulations seront réalisées également dans la ville de Nice (zone H3, Alpes-Maritimes).

7.2.2 SCENARIOS D’OCCUPATION

Les scénarios d’occupation sont définis dans les règles Th-CE de la RT2005 grâce au tableau suivant. Horaires d’occupation

Heures par jour Jours par semaine

16 (de 0h à 10h et de 18h à 24h)

5 (lundi au vendredi)

Longs 24h Samedi et

dimanche Moyens 10 (de 8h à 18h) 5 (lundi au vendredi) Courts 5 (de 9h à 14h) 5 (lundi au vendredi)

Scénarios d'occupation (RT2005) Concernant les habitations individuelles, le scénario de référence est le long.

Scénario d'occupation

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 10 18 24 34 42 48 58 66 72 82 90 96 106

114

120

130

138

144

154

162

Heure de la semaine

Occ

upat

ion

Scénario hebdomadaire d'occupation

Autrement dit, la maison est occupée en matinée, en soirée et la nuit. Durant la journée, entre 10 et 18h, on considère la maison vide.

7.2.3 SCENARIO APPORTS INTERNES

Les règles Th-CE 2005 préconisent des apports internes suivant : 5 W/m² pendant les périodes d’occupation. Soit un total de 375 W par heure d’occupation pour les maisons Phénix de 75m². Ces apports intègrent la présence des habitants (dégageant chacun entre 80 et 100 W), tout l’électroménager et plus généralement tout ce qui produit de la chaleur dans une maison. Remarque : Si on double cette valeur (c'est-à-dire si on rajoute l’équivalent de cinq personnes dans la maison), la température moyenne annuelle de la maison3, c'est-à-dire la maison la plus isolée, croît en moyenne de 3°C à Trappes et de 4,5°C à Nice !

7.2.4 ECLAIRAGE

Les règles Th-CE 2005 préconisent des apports d’éclairage de 2W/m² pour le résidentiel avec un des scénarios d’utilisation suivants :

Horaires d’occupation

Heures par jour Jours par semaine

5 (de 7h à 9h et de 19h à 22h) 5 (lundi au vendredi) Longs 15 (de 7h à 22h) Samedi et

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dimanche Moyens 10 (de 8h à 18h) 5 (lundi au vendredi) Courts 5 (de 9h à 14h) 5 (lundi au vendredi)

Scénarios d'éclairage (RT2005) Comme pour l’occupation, le scénario d’éclairage pour le résidentiel est le scénario long.

Scénario d'éclairage

Si la consommation d’éclairage n’est pas un poste majeur pour le résidentiel, il en est autrement pour les bâtiments tertiaires. La définition d’un bon scénario d’éclairage peut alors être source d’économies.

7.2.5 CONSIGNE DE TEMPERATURE

Les règles Th-CE 2005 préconisent une température intérieure de chauffage de 19°C quand la maison est occupée, de 16°C en inoccupation et une température de refroidissement égale à 28°C.

Températures de consigne conventionnelles en chauffage et refroidissement (RT2005)

7.2.6 AUTRES SCENARIOS

D’autres scénarios doivent être renseignés dans le modèle multizone de Simbad : - La ventilation doit fonctionner en permanence, en occupation comme en inoccupation. C’est le

règlement sanitaire qui impose cela.

- La position des protections solaires n’est pas prise en compte pour les bâtiments résidentiels, d’après la RT2005.

Tous ces scénarios et consignes permettent de calculer les apports internes instantanés dont la valeur servira aux calculs du modèle multizone.

7.2.7 TEMPS DE CHAUFFE

Pour le confort, la maison doit être à la température de consigne en occupation lorsque l’habitant est présent. D’après le scénario de la RT2005, cette température vaut 19°C. Lorsqu’on coupe le chauffage en journée, il faut donc le rallumer avant l’heure d’arrivée de l’occupant pour que la maison ait le temps de monter en température et que l’habitant ne soit pas en situation d’inconfort thermique. D’après les calculs, ce temps de chauffe est estimé à deux heures. C’est pourquoi le chauffage fonctionnera en mode réduit de 10h à 16h.

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Températures sur une journée. Scénario 2.

Des temps de relance sont déterminés dans la RT2005 en fonction du type de programmateur mais cela n’est pas pertinent ici puisque nous n’avons pas défini de systèmes de chauffage.

7.2.8 PERIODE DE CHAUFFE

Lorsqu’on regarde le profil de température de la ville de Trappes (par exemple), on s’aperçoit que les températures sont assez faibles. On ne dépasse que rarement 25°C sur l’année et pendant l’été, les températures peuvent avoisiner les 10°C.

Température extérieure(a) et besoins(b) à Trappes

Or les besoins de chauffage sont calculés à partir de cette température. On se retrouve donc, dans les simulations, avec du chauffage en plein mois d’août. Dans la pratique, on considère que ces besoins ne nécessitent pas le redémarrage du système de chauffage. C’est pourquoi on définit une période de chauffe hors de laquelle on supposera qu’il n’y a pas de chauffage. Période de chauffe Trappes (zone H1a) Nice (zone H3) Du 15 sept. au 15 mai Du 30 sept. au 1er avril Tous les besoins de chauffage seront exprimés durant cette période de chauffe estimée.

7.2.9 COMPARAISON DE COMPORTEMENT

Pour conclure sur les deux précédentes parties, le tableau suivant démontre que des économies sont facilement réalisables dès lors qu’on assure une bonne gestion du système de chauffage. Comparons les différences sur les besoins de chauffage entre un comportement «gaspilleur» et un comportement «économe».

MAISON1 MAISON3

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Besoins chauffage [kWhEF/m².an]

Gains

Besoins chauffage [kWhEF/m².an]

Gains

Scénario RT avec 21°C

278.5 0 % 105.2 0 %

Scénario RT avec 19°C + vacances + réduit de nuit

189.1 32% 69.2 34%

Gains sur les besoins de chauffage des maisons 1 et 3 à Trappes Les économies réalisées en prenant un bon régulateur et en programmant un scénario d’intermittence efficace correspondent à un tiers des besoins de chauffage initiaux!

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7.3 REPARTITION DES POSTES DE CONSOMMATIONS

Les calculs réalisés avec Simbad ont permis d’évaluer les postes majeurs de consommations des trois maisons Phénix retenues, avec le climat de Trappes et de Nice.

Maison1 - Trappes

93%

0% 7% 0%0%0%

Maison2 - Trappes

80%

1%

15%

1%3% 0%

Maison3 - Trappes

4%

18%

6% 1% 0%

71%

Maison1 - Nice

84%

1%

14%0%1%0%

Maison2 - Nice

61%9%

24%

5% 1%0%

Maison3 - Nice

20%

25%

9% 1% 0%

45%

Répartitions des consommations

Chauffage

Refroidissement

ECS

Ventilation

Eclairage

Auxiliaires*

* Le calcul de la consommation des auxiliaires prend en compte les auxiliaires de chauffage, de ventilation, de climatisation et de production d’ECS Solaire. Il s’agit en fait de tous les appareils (pompes, etc.) demandant de l’énergie et dont la consommation n’est pas prise en compte précédemment.

On mesure mieux la nécessité d’adapter le diagnostic énergétique en fonction de la maison et du climat. Les postes à améliorer lors d’une réhabilitation énergétique ne sont pas les mêmes selon les maisons. Les conseils à donner aux propriétaires sont donc également différents car il est nécessaire d’engager des travaux sur des postes qui en valent la peine. De plus, on confirme ici la tendance actuelle sur les maisons les plus performantes, dans le sud principalement, à savoir que le poste de l’ECS devient aussi important que le poste de chauffage. Cette tendance doit également être prise en compte pour répondre aux besoins de rénovations des propriétaires.

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7.4 L’AUTOMATISATION DU BYPASS DE LA VENTILATION DO UBLE FLUX

7.4.1 PRINCIPE DU BYPASS

Comme vu au paragraphe Erreur ! Source du renvoi introuvable. (page Erreur ! Signet non défini. ), la ventilation double flux est pourvue d’un système de bypass dont le principe est rappelé ici. Une canalisation permet à l’air entrant de contourner l’échangeur. On l’utilise lorsque les échanges dans l’échangeur pénalisent le confort des occupants ou la consommation, principalement en été.

Schéma de principe d'un bypass

Sa gestion n’est pas simple puisqu’elle fait intervenir des notions de confort lié au refroidissement. L’échangeur s’utilise dans deux configurations : pendant la période de chauffe pour réchauffer l’air extérieur entrant ; ou pour le refroidir pendant les journées d’été, où l’air extérieur est généralement plus chaud qu’à l’intérieur de la maison. Mais durant les nuits estivales, l’air extérieur se rafraichit et les échanges thermiques au niveau de l’échangeur deviennent pénalisant : on utilise donc le bypass. Nous allons étudier ici comment l’automatisation du bypass permet de tirer profit au maximum de la double flux.

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7.4.2 GESTION DU BYPASS

Les simulations sont réalisées à Nice, sur la maison3, la seule équipée d’une ventilation double flux. On définit plusieurs gestions possibles de l’échangeur et du bypass. - la gestion manuelle. On laisse à l’habitant le choix d’utiliser ou pas le bypass3.

1. On fera un premier cas de simulation avec l’échangeur en permanence, toute l’année.

2. Un deuxième cas montrera l’excès inverse, à savoir l’utilisation permanente du bypass hors période de chauffe.

- la gestion automatisée . On l’appliquera uniquement hors période de chauffe. Deux types de gestions sont testés.

3. Dans un premier temps, on fait intervenir l’écart de température entre l’intérieur et l’extérieur. Le bypass fonctionne lorsque Text<Tint… mais à condition que Tint>Tconfort (qu’on prend égale à 20°C). Cette gestion permet de refroidir l’air soufflé dans la maison en journée grâce à l’échangeur et la nuit grâce au bypass sans descendre sous la température minimale de confort de l’occupant.

4. Dans un second temps, on effectue une gestion horaire du bypass. Fermé en journée, le bypass s’ouvre la nuit pour profiter entièrement de la fraicheur nocturne.

7.4.3 RESULTATS

Plusieurs critères vont nous permettre d’évaluer l’intérêt d’un bypass et de ses gestions. - la température moyenne4 entre le 1er avril et le 30 septembre (période durant laquelle le bypass

peut fonctionner) ;

- la température intérieure maximale ;

- les écarts de températures entre différentes gestions pour chaque pas de temps.

Des simulations, dont voici les résultats, sont réalisées pour les quatre gestions .

Récapitulatif T_int moyenne entre le 1er avril et le 30 septembre [°C]

T_intérieure maximale [°C]

Gestion 1 Sans bypass 26.0 36.5

Gestion 2 Avec bypass, du 1er avril au 30 sept.

25.3 35.9

Gestion3 Gestion automatisée du bypass

25.3 35.9

Gestion4 Gestion horaire du bypass

* *

Gestions du bypass *les résultats n’ont pas encore été obtenus. Les faibles écarts entre les gestions 2 et 3 proviennent du fait que le niveau d’isolation est bon (c’est la maison3). Les apports gratuits (solaires et internes) contribuent à faire monter en température la maison… qui se retrouve avec une température intérieure supérieure à celle extérieure (même la nuit). Dans le cas de gestion n°3, le bypass est donc util isé une majeure partie du temps l’été. Pour remédier à cela, les travaux futurs (non développés dans ce rapport) porteront sur les apports internes et notamment sur les protections solaires. En diminuant les apports gratuits (solaires ou internes) grâce aux protections solaires, on peut réduire la température intérieure de la maison l’été et accroître encore plus le niveau de confort grâce au bypass. Mais l’intérêt de cette étude porte plutôt sur les différences entre gestion automatisée et gestion manuelle c’est pourquoi on va s’intéresser plus particulièrement aux gestions n°1 et n°3. Gestion manuelle – gestion automatisée On étudie les écarts de températures entre le cas où le bypass est automatisé (gestion 3) par rapport au cas où il ne fonctionne pas (gestion 1), avec le climat de Nice.

3 C’est le cas pour la maison de St-Fargeau-Ponthierry. 4 Moyenne temporelle des températures spatiales moyennes pondérées par les volumes des pièces.

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Ecart de températures entre la gestion 3 et la gestion 1, à Nice.

Entre le 1er avril et le 30 septembre, la différence de température moyenne est d’environ 0,65°C, avec un écart type de 0,32. Si en termes de besoins on gagne à peine plus de 1 kWhEF/m²/an sur le refroidissement, la gestion automatique apporte beaucoup en terme de confort en diminuant la température intérieure de quelques dixièmes de degrés. Confort thermique donc, mais aussi confort physique puisque l’utilisateur n’a plus à gérer quotidiennement (voire plusieurs fois par jour) et manuellement le bypass.

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ANNEXE 4 :

LE FACTEUR SOLAIRE OU

COEFFICIENT DE REDUCTION

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8. ANNEXE 4 : LE FACTEUR SOLAIRE OU COEFFICIENT DE REDUCTION

Le calcul du facteur solaire dans Ca-Sis est basé sur la méthode utilisée pour CLIM2000. Appelé également coefficient de réduction, il représente le produit5 :

r = 0,85 x S x Fe x C1 Avec : S : "Facteur solaire", Fe : Facteur d'ensoleillement6, C1 : Coefficient dépendant de l'orientation du plan du vitrage (cf. Tableau 23),

S = sigma x v x p sigma : Coefficient réducteur (rapport menuiserie/surface totale) : varie entre 0,63 et 0,83 v : Coefficient réducteur dû au voilage (en général =0,95). p : Coefficient réducteur de position du vitrage par rapport à la façade (en général 0,9 ou 1).

SSE_SSO SSE_ESE ESE_ENE ENE_NNE NNE_NNO85 1 0.85 0.55 0.3 0.270 1.15 0.95 0.6 0.35 0.255 1.2 1.05 0.65 0.35 0.2540 1.2 1.05 0.75 0.4 0.325 1.15 1 0.75 0.5 0.410 1 0.95 0.8 0.65 0.550 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

Tableau 23 : Valeurs de C1 (symétrique par rapport à l'axe Nord-Sud)

Le Tableau 24 donne des exemples de facteurs solaires ou coefficient de réduction. Num Type1 Type2 Matériau Sigma v Position p Sbis Ster Simple_Vitrage Double_Vitrage

1 Battant Fenêtre bois 0.7 0.95 intérieur 0.9 0.5985 0.63 0.51 0.442 Battant Fenêtre bois 0.7 0.95 extérieur 1 0.665 0.7 0.56 0.483 Battant Fenêtre métal 0.7 0.95 intérieur 0.9 0.5985 0.63 0.54 0.474 Battant Fenêtre métal 0.7 0.95 extérieur 1 0.665 0.7 0.6 0.525 Battant Porte fenêtre avec soubassement bois 0.63 0.95 intérieur 0.9 0.53865 0.567 0.46 0.46 Battant Porte fenêtre avec soubassement bois 0.63 0.95 extérieur 1 0.5985 0.63 0.51 0.447 Battant Porte fenêtre sans soubassement bois 0.74 0.95 intérieur 0.9 0.6327 0.666 0.53 0.468 Battant Porte fenêtre sans soubassement bois 0.74 0.95 extérieur 1 0.703 0.74 0.59 0.519 Battant Porte fenêtre sans soubassement métal 0.74 0.95 intérieur 0.9 0.6327 0.666 0.56 0.4810 Battant Porte fenêtre sans soubassement métal 0.74 0.95 extérieur 1 0.703 0.74 0.62 0.5311 Coulissant Fenêtre bois 0.7 0.95 intérieur 0.9 0.5985 0.63 0.51 0.4412 Coulissant Fenêtre bois 0.7 0.95 extérieur 1 0.665 0.7 0.56 0.4813 Coulissant Fenêtre métal 0.77 0.95 intérieur 0.9 0.65835 0.693 0.58 0.514 Coulissant Fenêtre métal 0.77 0.95 extérieur 1 0.7315 0.77 0.64 0.5515 Coulissant Porte fenêtre avec soubassement bois 0.63 0.95 intérieur 0.9 0.53865 0.567 0.46 0.416 Coulissant Porte fenêtre avec soubassement bois 0.63 0.95 extérieur 1 0.5985 0.63 0.51 0.4417 Coulissant Porte fenêtre sans soubassement bois 0.74 0.95 intérieur 0.9 0.6327 0.666 0.53 0.4618 Coulissant Porte fenêtre sans soubassement bois 0.74 0.95 extérieur 1 0.703 0.74 0.59 0.5119 Coulissant Porte fenêtre sans soubassement métal 0.83 0.95 intérieur 0.9 0.70965 0.747 0.6 0.5220 Coulissant Porte fenêtre sans soubassement métal 0.83 0.95 extérieur 1 0.7885 0.83 0.67 0.58

Tableau 24 : Exemples de facteurs solaires

5 Référence au DTU et aux cahiers du CSTB concernant les calculs des gains solaires. 6 Valeur prise en général égale à 1 sans données sur l'environnement avoisinant (masques,…)

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ANNEXE 5 :

APPLICATION DE LA METHODE DE

CONCEPTION DES PACKS

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9. ANNEXE 5 : APPLICATION DE LA METHODE DE CONCEPTI ON DES PACKS

Nous reprenons ici chacune des étapes de la méthode en indiquant les choix retenus.

9.1.1 BRIQUES DE DEPART

Le point d’entrée pour définir ces briques est la possibilité pour Phénix Evolution de les proposer aujourd’hui ou dans un futur proche. Sur ces bases, la liste suivante a été prise en compte comme brique technologique à mettre en œuvre :

• ENVELOPPE

� Isolation des murs (remplissage de la lame d'air caractéristique des maisons Phénix construites avant 1983)

� Isolation des combles

� Changement de fenêtres : double vitrage faible émissivité

� Isolation des murs par l'extérieur (cumulable avec la lame d’air)

• CHAUFFAGE

� Chauffage joule (panneaux rayonnants ou radiateur)

� Pompe à chaleur AIR/AIR

� Pompe à chaleur AIR/EAU sur plancher

� Chaudière Bois

� Chaudière à gaz à condensation

• EAU CHAUDE SANITAIRE

� ECS à accumulation

� ECS gaz (chaudière condensation)

� ECS bois (chaudière bois)

� ECS thermodynamique

� Chauffe-Eau Solaire Individuel

• VENTILATION

� Ventilation hygroréglable

� Ventilation double flux

• AUTOMATISMES

� Programmateur

Concernant l’enveloppe, des valeurs de U et de résistance additionnelles ont été fournies après une étude du parc des maisons Phénix et sont regroupées dans le Tableau 25.

Isolation des murs

(lame d'air)

isolation murs par l'extérieur

isolation combles

Double vitrage faible émissivité à

remplissage argon Typo 1 1,87 Typo 2 0,93

Typo2 élec 0,47 Typo 3 X

3,08 5,37 1.24 (remplacement)

Tableau 25 : résistances additionnelles associées aux briques de rénovaion du bâti dans le cadre du projet ODMIR4

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Les valeurs de ponts thermiques utilisées sont présentées dans le tableau ci dessous.

bâti

date de constructionisolation par l'ext. pas d'ITE ITE pas d'ITE ITE pas d'ITE ITE

Type de Ponts Thermiques linéairemur / plancher bas sur Terre-Plein 1.75 0.2 0.54 0.2 0.54 0.2 Périmètre extérieurmur / plancher bas sur Vide-Sanitaire 1 0.2 0.51 0.2 0.51 0.2 Périmètre extérieurmur / plancher intermédiaire 0.41 0 0.32 0 0.32 0 Périmètre extérieurmenuiseries 0.25 0.25 0.07 0.25 0.07 0.25 3 * Sfenetres

Avis technique CSTB Maison Phénix 1984Avis technique CSTB Maison Phénix 2002Valeurs proposées pour l'ITE

Bâti existant (origine ou agrandissement dans le passé)

Projet d'agrandissement

avant 2002 après 2002 (> 2008)

Tableau 26 : Valeurs de ponts thermiques implémentées dans ODMIR4

Dans le cadre du projet, il a été proposé des rendements pour les systèmes de chauffage et de production d’ECS lorsqu’il y a changement de système.

Système de chauffage Rendement* Joule 0,96 PAC air/air 3,08 PAC air/eau 3,07 Chaudière gaz condensation 0,91

Nouveaux systèmes

Chaudière bois 0,62 Joule avant 88 0,94 Joule après 89 0,94 Chaudière fioul avant 88 0,51 Chaudière gaz avant 88 0,51

Anciens systèmes

Chaudière gaz après 89 0,57 *Il s’agit du produit des rendements de génération, d’émission, de distribution et de régulation. La présence de programmateur ou encore la valeur des besoins de chauffage (pour les chaudières gaz anciennes uniquement) peuvent causer une entraîner de ce rendement pour aboutir au rendement d’installation à proprement parler.

Tableau 27 : rendements choisis pour les systèmes de chauffage

Système de production d’ECS Inverse du

rendement Accumulateur joule 1,10 Chaudière gaz condensation 1,70 Chaudière bois 2,05

Nouveaux systèmes

ECS thermodynamique 0,33 Accumulateur joule avant 88 1,59 Accumulateur joule après 89 1,48 Chaudière gaz avant 88 1,93

Anciens systèmes

Chaudière gaz après 89 1,84

Tableau 28 : rendements choisis pour les systèmes de production d’ECS

Les taux de renouvellement d’air pour les ventilations sont ceux de 3CL.

Concernant les automatismes, à savoir le programmateur de chauffage, une étude CSTB sur des maisons Phénix a incité le consortium à choisir la valeur de 10% d’économie sur les consommations de chauffage (au lieu de 3% dans 3CL) pour les systèmes les plus récents – et donc a fortiori ceux qui entrent en jeu dans le cadre de rénovation.

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9.1.2 TYPOLOGIE DE DEPART

Du point de vue du bâti, le consortium a choisit de distinguer, en connaissance du parc Phénix, 3 grandes typologies, elles-mêmes subdivisées en sous typologies. Le critère déterminant est la période de construction, la typologie 2 étant subdivisée également suivant l’énergie de chauffage et la zone climatique au sens de la première RT.

Au delà de ces éléments, l’ensemble des paramètres pris en compte dans 3CL, la méthode de calcul retenue (dans une version améliorée) pouvait être considéré comme des éléments de typologie.

La caractérisation du bâti et des briques de rénovation sur l’enveloppe suivant les typologies est donné dans le Tableau 29.

U plancher U fenêtres PT pb/m TP

PT pb/m VS

PT pi/m PT men

Terre-plein

corrigé

Vide-sanitair

e

U plafond

U mur

s simple vitrage

double vitrage

U porte

L8 - TP san

s ITE

L8 - TP

avec ITE

L8 - VS san

s ITE

L8 - VS

avec ITE

L9 san

s ITE

L9 avec ITE

san

s ITE

avec ITE

1950-1964 0,19 2 0,85 1,53 4,5 2,7 3,5 1,75 0,2 1 0,2 0,41 0 0,25 0,25

1965-1970 0,19 2 0,85 1,59 4,5 2,7 3,5 1,75 0,2 1 0,2 0,41 0 0,25 0,25 1

1971-1974 0,19 2 0,85 0,93 4,5 2,7 3,5 1,75 0,2 1 0,2 0,41 0 0,25 0,25

électrique 0,16 0,85 0,3 0,46 2,7 2,7 3,5 1,75 0,2 1 0,2 0,41 0 0,25 0,25

zone A 0,18 2 0,39 0,5 2,7 2,7 3,5 1,75 0,2 1 0,2 0,41 0 0,25 0,25 2 1975-1982

non électriqu

e zone B 0,18 2 0,52 0,5 4,5 2,7 3,5 1,75 0,2 1 0,2 0,41 0 0,25 0,25

1983-1988 0,17 0,5 0,27 0,36 2,7 2,7 3,5 1,75 0,2 1 0,2 0,41 0 0,25 0,25

1989-2001 0,17 0,5 0,19 0,36 2,7 2,7 3,5 1,75 0,2 1 0,2 0,41 0 0,25 0,25 3

2002-2008 0,17 0,5 0,19 0,36 2,7 2,7 3,5 0,54 0,2 0,51 0,2 0,32 0 0,07 0,25

Tableau 29 : valeurs de U et des ponts thermiques dans le cadre du projet ODMIR4

9.1.3 COMBINAISON ET CALCULS

Le moteur de calcul utilisé à été une version améliorée de 3CL. Les paramètres calculés étaient, pour l’essentiel :

• Déperditions

• Besoins (chauffage et ECS)

• Consommations finales DPE poste à poste et total

• Consommations primaires DPE (valeur, étiquette, facteur de gain)

• Emissions de CO2 DPE (valeur, étiquette, facteur de gain)

• Ubat (calcul non prévu par 3CL)

• Coûts (calcul non prévu par 3CL et partiel faute d’une information complète de Phénix Evolution sur ses coûts)

9.1.4 ETUDE DE SENSIBILITE

9.1.4.1 Objectifs testés

Dans le cadre de l’appel à concours de la FBE, l’accent était mis sur le facteur 4. Dans ce cadre, travailler sur un objectif en termes d’émissions de CO2 s’est rapidement imposé. Après quelques pré-études, envisager un objectif en CO2 seul, même ambitieux, s’est révélé problématique : il n’impliquait pas forcément de bonnes qualités du bâti ou des consommations minimisées. Finalement, l’idée retenue a été d’assortir l’objectif en CO2 d’un objectif en énergie primaire (CEP).

Par ailleurs, faute d’une information complète sur les coûts des briques technologiques mises en œuvre, un objectif économique, pourtant souhaitable, n’a pas pu être mis en place. Cet objectif aurait du, de plus et dans le cas idéal, inclure les différentes aides possibles, ce qui rendait le calcul encore plus complexe

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du fait de leur régionalisation et de leurs critères d’attribution.

Dans ce cadre, les doubles objectifs CEP/CO2 qui semblaient ambitieux et ont été testés dans le cadre de l’étude de sensibilité sont les combinaisons des objectifs suivants :

• En CEP : étiquette A ; étiquette B ou mieux ; étiquette C ou mieux ; facteur7 2 au moins ; facteur 4 au moins ; facteur 6 au moins ; facteur 8 au moins.

• En CO2 : étiquette A ; étiquette B ou mieux ; facteur 2 au moins ; facteur 4 au moins ; facteur 6 au moins ; facteur 8 au moins.

Les objectifs étaient ainsi de trois sortes :

• En étiquette : A-A ; A-B ; B-A ; … 8

• En facteur : 2-2 ; 2-4 ; 2-6 ; 2-8 ; 4-2 ; 4-4 ; …

• Mixtes : A-2 ; 4-B ; …

9.1.4.2 Paramètres

Les paramètres que nous avons fait varier pour cette étude sont :

• La zone climatique : H1, H2 ou H3

• La période de construction : 1954-1960 ; 1975-1982 ; 1989-2000

• L’énergie de départ : électrique, gaz ou bois

• La surface habitable : 75m², 100m², 150m²

• La compacité : maison rectangle ou en L

• Le nombre de niveaux chauffés : 1 ; 1,5 ; 2

• Le type de plancher bas : terre-plein ou vide sanitaire

9.1.4.3 Références et témoins

Les maisons de références pour chaque typologie ont été définies par le Tableau 30.

Tableau 30 : maison de références pour l'étude de sensibilité ODMIR4

7 Par facteur on entend rapport entre valeur avant travaux et valeur après travaux pour les maisons de référence (voir Tableau 49). 8 La première valeur désigne l’objectif CEP, la seconde l’objectif CO2

Période

Année de référence

Bâti

Ventilation

Chauffage

ECS

Electrique

Gaz

Bois

Electrique

Gaz

Bois

1

1954

Aucun acte de rénovation

Naturelle par défaut d’étanchéité

Joule (rendement = 0.9)

Chaudière avant 88 (R= 0.47)

Chaudière classe 1 (R=0.27)

Accumulateur (I=1.44)

Chaudière accumulation avant 88 (I=3.02)

Chaudière classe 1 (I=4.74) 2

1975

3

1989

VMC classique

Chaudière entre 89 et 01 (R=0.57)

Chaudière accumulation entre 89 et 01 (I=2.16)

108/147

VOLUME 2

Seule les maisons mono-énergie ont été envisagées (même énergie pour le chauffage et l’ECS). Chacune des références est a envisager pour les 3 surfaces, 2 compacités, 3 nombres de niveaux et 2 types de planchers, ce qui représente compte tenu des 3 zones climatiques et des 3 types d’énergie pour chacune des 3 périodes un total de 3 × 2 × 3 × 2 × 3 × 3 × 3 = 972 cas. Bien entendu, nous n’avons pas relevé la sélectivité des 42 objectifs pour ces 972 cas. Nous avons identifié 8 témoins : il s’agit à chaque fois de la maison rectangle de 75 m² avec 1 niveau, équipée Joule, envisagée en zone H1 et H3, pour les périodes 1 et 39, et avec les deux types de plancher bas (désignés par TP pour terre-plein et VS pour vide sanitaire). C’est par rapport à ces témoins que nous avons fait varier les paramètres.

9.1.4.4 Autres hypothèses

L’étude a été réalisée à un stade du projet où tous les éléments nécessaires n’étaient pas encore disponibles. Les hypothèses diffèrent donc sensiblement de celles retenues pour le choix final, cela ne devant cependant pas affecter les résultats généraux. Certaines briques technologiques ont été représentées de manière moins performantes que dans l’outil (moindre épaisseur d’isolant, rendements 3CL et non 3CL améliorés pour les systèmes).

9.1.4.5 Résultats

Les résultats et leur analyse détaillée sont exposés complètement dans la suite du document. Il s’agit de tableaux et de graphes assez volumineux. Pour guider la lecture, une analyse est proposée section 9.1.4.6.

9.1.4.5.1 Sous forme de cibles

Une première représentation a été effectuée sous forme de cible. Dans un tableau présentant en ligne l’objectif CEP et en colonne l’objectif CO2, le nombre de packs passant le double objectif est indiqué. Pour indication, les tests étaient effectués sur 2000 packs en tout. La cellule est ensuite coloriée en fonction de ce nombre de pack : plus la cellule est vert foncée, plus l’objectif est sélectif, plus elle est rouge sombre, plus il y a de solutions pour vérifier cet objectif. Pour rester ambitieux, l’idéal était de se situer dans le vert moyen ou pâle.

La légende de chaque tableau permet de comprendre à quelle maison correspondent les valeurs : la zone climatique choisie est indiquée en parenthèse et/ou les variations par rapport au témoin sont précédées du signe « + ».

9La période 2 a cependant fait l’objet de tests fréquents.

109/147

VOLUME 2

PERIODE 1

TP Critères CO2 VS Critères CO2

A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 0 0 0 0 0 0 A 0 0 0 0 0 0

B 6 20 28 20 13 6 B 0 0 0 0 0 0

C 24 154 271 186 93 38 C 0 0 1 1 0 0

÷2 86 359 1329 470 199 106 ÷2 5 34 1170 146 32 22

÷4 27 237 440 280 118 42 ÷4 0 2 111 48 0 0

÷6 15 75 114 80 48 25 ÷6 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 6 20 27 20 13 6

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

PERIODE 2


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 0 0 0 0 0 0 A 0 0 0 0 0 0

B 13 45 53 24 13 2 B 0 0 0 0 0 0

C 49 283 404 164 38 6 C 0 30 63 14 0 0

÷2 86 533 975 235 72 40 ÷2 4 102 529 28 4 4

÷4 34 143 188 84 26 2 ÷4 0 12 21 6 0 0

÷6 4 19 21 14 4 1 ÷6 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 1 1 1 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

PERIODE 3


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 0 0 0 0 0 0 A 0 0 0 0 0 0

B 27 89 98 29 11 0 B 1 17 17 1 0 0

C 100 488 559 192 23 9 C 9 307 393 44 0 0

÷2 135 766 920 238 55 41 ÷2 24 604 775 68 12 12

÷4 48 143 153 59 14 0 ÷4 5 43 43 9 0 0

÷6 0 12 12 1 0 0 ÷6 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

Tableau 31 : Etude de sensibilité, témoins (zone H1)

110/147

VOLUME 2

PERIODE 1


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 11 12 13 11 11 4 A 0 0 0 0 0 0

B 65 140 176 133 77 40 B 0 0 0 0 0 0

C 143 499 700 384 166 74 C 0 60 113 54 1 0

÷2 214 768 1303 502 242 130 ÷2 29 200 1114 175 47 29

÷4 124 361 471 295 144 64 ÷4 0 69 135 63 1 0

÷6 56 112 140 105 61 34 ÷6 0 2 2 2 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 20 39 43 35 24 11

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

PERIODE 2


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 21 24 23 19 4 3 A 0 0 0 0 0 0

B 136 243 236 124 44 8 B 7 27 27 8 0 0

C 277 825 805 249 78 37 C 20 283 302 28 2 2

÷2 293 944 915 265 89 48 ÷2 29 442 488 37 7 7

÷4 110 191 185 104 40 8 ÷4 7 28 28 9 0 0

÷6 31 41 40 27 10 4 ÷6 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 6 7 7 6 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

PERIODE 3


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 40 46 43 12 7 1 A 5 5 5 0 0 0

B 245 417 390 155 28 7 B 111 265 264 45 0 0

C 489 1070 929 280 79 49 C 280 921 805 108 29 23

÷2 477 995 871 268 69 47 ÷2 267 822 723 94 20 20

÷4 122 207 188 81 20 1 ÷4 32 83 82 23 0 0

÷6 30 35 31 9 4 1 ÷6 2 2 2 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 3 3 3 3 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

Tableau 32 : Etude de sensibilité, témoins + zone H2

111/147

VOLUME 2

PERIODE 1


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 137 163 161 136 88 47 A 0 0 0 0 0 0

B 422 646 597 383 210 106 B 40 118 126 72 7 0

C 653 1248 1184 566 297 160 C 82 674 709 184 26 13

÷2 661 1284 1218 574 301 164 ÷2 124 946 1028 226 68 38

÷4 337 496 450 310 175 89 ÷4 43 159 173 86 7 0

÷6 152 183 179 151 96 52 ÷6 7 10 10 10 3 0

Crit

ères

CE

P

÷8 73 86 86 72 54 32

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

PERIODE 2


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 246 297 247 123 51 21 A 32 37 32 10 1 0

B 712 980 732 274 96 51 B 213 380 290 37 6 4

C 1079 1556 1120 378 147 56 C 402 1042 622 96 41 12

÷2 827 1129 850 306 109 56 ÷2 305 630 437 56 15 12

÷4 250 303 252 124 51 21 ÷4 56 64 56 16 2 0

÷6 85 96 86 52 29 11 ÷6 5 6 5 1 1 0

Crit

ères

CE

P

÷8 30 33 31 23 5 5

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

PERIODE 3


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 396 485 378 144 50 20 A 269 325 255 55 5 1

B 936 1281 846 286 102 47 B 786 1095 700 125 46 22

C 1274 1750 1116 366 115 47 C 1181 1673 1012 218 65 22

÷2 881 1212 794 279 96 47 ÷2 741 1037 658 119 40 22

÷4 294 345 286 115 44 15 ÷4 166 203 163 39 3 0

÷6 94 106 91 31 24 7 ÷6 21 25 21 2 2 0

Crit

ères

CE

P

÷8 31 31 27 7 1 1

Crit

ères

CE

P

÷8 1 1 1 0 0 0

Tableau 33 : Etude de sensibilité, témoins (zone H3)

112/147

VOLUME 2

PERIODE 1


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 0 0 0 0 0 0 A 0 0 0 0 0 0

B 12 34 49 38 21 12 B 0 0 0 0 0 0

C 31 215 342 235 108 39 C 0 0 2 2 0 0

÷2 97 410 1346 474 197 106 ÷2 9 34 1176 132 29 22

÷4 33 262 433 285 115 41 ÷4 0 5 99 44 0 0

÷6 21 78 112 82 51 26 ÷6 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 7 20 29 24 16 7

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

PERIODE 2


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 0 0 0 0 0 0 A 0 0 0 0 0 0

B 28 70 86 42 20 3 B 0 0 0 0 0 0

C 75 403 537 189 45 10 C 0 52 96 16 0 0

÷2 112 665 996 232 75 40 ÷2 5 137 527 27 5 4

÷4 49 148 187 89 27 3 ÷4 0 16 20 6 0 0

÷6 4 21 23 18 4 2 ÷6 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 1 1 1 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

PERIODE 3


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 0 1 1 1 0 0 A 0 0 0 0 0 0

B 58 141 175 80 39 4 B 7 35 38 8 1 0

C 151 653 812 323 80 20 C 22 460 582 132 4 1

÷2 209 940 1193 384 125 64 ÷2 66 774 1031 180 35 31

÷4 92 246 313 149 48 4 ÷4 15 111 130 42 1 0

÷6 6 34 36 28 6 3 ÷6 0 2 2 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 2 2 2 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

Tableau 34 : Etude de sensibilité, témoins (zone H1) + SHAB=100m²

113/147

VOLUME 2

PERIODE 1


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 169 217 207 163 103 57 A 1 1 1 1 0 0

B 553 848 741 440 231 119 B 50 157 167 79 6 0

C 788 1429 1285 592 312 181 C 105 791 832 175 27 15

÷2 774 1384 1245 578 301 171 ÷2 139 979 1040 209 61 37

÷4 372 514 467 309 174 93 ÷4 50 153 163 78 6 0

÷6 147 182 175 145 98 55 ÷6 8 8 8 8 3 0

Crit

ères

CE

P

÷8 70 80 80 68 54 34

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

PERIODE 3


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 505 645 458 176 57 26 A 338 426 309 61 7 4

B 1119 1564 978 308 115 48 B 941 1379 814 145 61 23

C 1341 1875 1124 366 115 48 C 1242 1824 1025 227 67 23

÷2 911 1280 794 276 95 48 ÷2 766 1120 660 122 39 23

÷4 288 331 272 110 41 16 ÷4 155 190 151 36 3 0

÷6 95 102 88 35 25 8 ÷6 20 23 19 2 2 0

Crit

ères

CE

P

÷8 29 29 25 9 2 2

Crit

ères

CE

P

÷8 1 1 1 0 0 0


114/147

VOLUME 2

PERIODE 1


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 2 2 2 2 2 1 A 0 0 0 0 0 0

B 25 63 75 60 35 22 B 0 0 0 0 0 0

C 51 317 451 305 118 43 C 0 1 6 6 0 0

÷2 122 530 1369 482 198 110 ÷2 15 38 1187 110 24 17

÷4 50 304 429 292 116 42 ÷4 0 11 85 43 0 0

÷6 36 90 112 86 57 30 ÷6 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 12 25 30 25 19 10

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

PERIODE 3


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 7 7 8 7 0 0 A 0 0 0 0 0 0

B 127 286 297 156 53 6 B 23 91 94 34 2 0

C 244 939 1051 360 106 35 C 53 690 820 156 12 4

÷2 287 1111 1251 404 138 68 ÷2 96 910 1104 199 43 32

÷4 139 315 331 173 56 6 ÷4 32 131 145 54 2 0

÷6 19 40 42 36 8 3 ÷6 0 2 2 2 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 3 3 3 3 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0


PERIODE 1


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 245 324 301 218 135 77 A 3 3 3 3 0 0

B 758 1135 961 526 247 138 B 92 249 249 95 4 0

C 976 1647 1385 637 340 195 C 162 987 999 172 36 26

÷2 932 1510 1285 593 304 180 ÷2 183 1069 1083 193 57 39

÷4 395 524 484 316 173 95 ÷4 68 142 142 71 4 0

÷6 140 179 168 136 96 54 ÷6 6 6 6 6 2 0

Crit

ères

CE

P

÷8 65 76 76 61 52 34

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

PERIODE 3


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 667 904 581 215 69 38 A 459 627 412 80 11 8

B 1324 1811 1088 347 120 52 B 1162 1672 953 187 72 26

C 1407 1945 1123 374 120 52 C 1302 1907 1030 242 72 26

÷2 940 1292 799 280 93 52 ÷2 789 1135 669 129 36 26

÷4 268 305 243 102 39 16 ÷4 139 165 130 35 3 0

÷6 92 92 81 35 23 8 ÷6 18 18 15 2 2 0

Crit

ères

CE

P

÷8 28 28 25 13 2 2

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0


115/147

VOLUME 2

PERIODE 1


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 1 2 2 2 2 0 A 0 0 0 0 0 0

B 27 63 78 62 36 24 B 0 0 0 0 0 0

C 58 313 469 309 127 49 C 0 26 58 41 8 0

÷2 130 568 1382 531 217 119 ÷2 36 138 1228 250 65 39

÷4 58 319 478 315 127 49 ÷4 0 66 188 105 9 0

÷6 38 95 129 94 58 32 ÷6 0 5 5 5 1 0

Crit

ères

CE

P

÷8 9 29 34 28 19 8

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

PERIODE 2


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 5 7 7 1 0 0 A 0 0 0 0 0 0

B 110 247 226 95 12 0 B 41 123 118 32 0 0

C 240 877 831 197 42 30 C 109 735 699 72 10 10

÷2 248 933 883 205 48 36 ÷2 115 795 752 78 14 14

÷4 56 148 131 51 12 0 ÷4 10 50 46 10 0 0

÷6 6 9 9 1 0 0 ÷6 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

Tableau 38 : Etude de sensibilité, témoins (zone H1) + SHAB=116 m² , combles aménagés

PERIODE 1


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 231 298 277 206 131 74 A 24 27 26 24 6 1

B 674 1030 869 507 261 135 B 226 433 402 191 27 5

C 913 1564 1344 642 344 193 C 403 1138 1084 329 102 58

÷2 888 1472 1268 617 324 185 ÷2 413 1173 1118 340 113 67

÷4 407 553 497 330 189 101 ÷4 166 254 251 141 23 4

÷6 159 204 189 157 106 59 ÷6 29 32 31 29 10 1

Crit

ères

CE

P

÷8 75 86 86 72 56 36

Crit

ères

CE

P

÷8 3 3 3 3 1 0

PERIODE 3


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 600 787 512 176 53 28 A 482 631 400 93 16 12

B 1247 1725 1021 285 100 41 B 1144 1644 902 172 63 22

C 1393 1926 1088 319 100 41 C 1329 1906 994 218 63 22

÷2 894 1244 746 232 84 41 ÷2 780 1118 627 124 43 22

÷4 270 302 246 89 35 12 ÷4 171 199 157 41 5 0

÷6 87 89 76 25 20 6 ÷6 29 31 25 3 3 0

Crit

ères

CE

P

÷8 26 26 23 4 1 1

Crit

ères

CE

P

÷8 2 2 2 0 0 0

Tableau 39 : Etude de sensibilité, témoins (zone H1) + SHAB=116 m² , combles aménagés

116/147

VOLUME 2

PERIODE 1


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 4 4 5 4 4 4 A 0 0 0 0 0 0

B 52 111 129 107 70 46 B 0 1 1 1 0 0

C 94 425 585 411 191 84 C 0 102 173 115 24 0

÷2 171 634 1415 587 275 156 ÷2 54 275 1291 354 95 59

÷4 93 411 558 396 189 82 ÷4 0 157 290 179 24 0

÷6 64 152 182 145 95 57 ÷6 0 18 23 18 7 0

Crit

ères

CE

P

÷8 23 49 56 49 38 22

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

PERIODE 3


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 12 12 12 8 1 0 A 1 1 1 0 0 0

B 154 333 297 122 23 1 B 79 214 186 56 0 0

C 283 1000 916 206 57 35 C 166 887 806 109 21 21

÷2 282 993 911 206 57 35 ÷2 165 876 797 107 20 19

÷4 70 158 153 61 18 0 ÷4 25 72 70 21 0 0

÷6 11 11 11 7 1 0 ÷6 1 1 1 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

Tableau 40 : Etude de sensibilité, témoins (zone H1) + SHAB=150 m², 1 étage

PERIODE 1


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 305 405 382 276 186 114 A 72 89 83 72 32 8

B 821 1201 1048 609 335 193 B 429 712 652 334 92 32

C 1007 1662 1432 706 414 245 C 630 1380 1259 471 185 106

÷2 970 1544 1345 669 384 230 ÷2 616 1335 1224 457 172 95

÷4 469 628 591 393 244 149 ÷4 259 357 348 218 67 16

÷6 194 253 239 187 140 86 ÷6 57 71 67 57 28 7

Crit

ères

CE

P

÷8 101 116 116 94 78 52

Crit

ères

CE

P

÷8 13 16 16 13 9 4

PERIODE 3


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 689 935 581 200 66 39 A 595 814 491 124 30 21

B 1343 1833 1054 317 109 44 B 1278 1793 973 223 74 26

C 1417 1954 1084 335 109 44 C 1371 1943 1012 248 74 26

÷2 905 1247 749 244 86 44 ÷2 814 1146 655 152 49 26

÷4 255 283 227 89 34 14 ÷4 182 201 161 49 11 2

÷6 88 88 78 32 22 8 ÷6 41 41 33 7 7 0

Crit

ères

CE

P

÷8 27 27 24 10 2 2

Crit

ères

CE

P

÷8 7 7 5 0 0 0

Tableau 41 : Etude de sensibilité, témoins (zone H3) + SHAB=150 m², 1 étage

117/147

VOLUME 2

PERIODE 1


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 0 0 0 0 0 0 A 0 0 0 0 0 0

B 12 37 48 40 23 13 B 0 0 0 0 0 0

C 29 230 352 249 117 40 C 0 0 1 1 0 0

÷2 97 425 1365 496 203 111 ÷2 8 32 1185 136 29 21

÷4 32 280 451 304 121 43 ÷4 0 3 107 51 0 0

÷6 20 89 120 92 56 29 ÷6 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 7 24 30 25 17 7

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

PERIODE 3


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 0 1 1 1 0 0 A 0 0 0 0 0 0

B 59 147 169 67 14 0 B 6 33 36 7 0 0

C 143 660 727 204 34 15 C 17 466 523 46 0 0

÷2 177 865 965 238 58 40 ÷2 36 697 801 65 11 11

÷4 61 151 175 70 14 0 ÷4 7 39 43 9 0 0

÷6 1 10 10 6 0 0 ÷6 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

Tableau 42 : Etude de sensibilité, témoins (zone H1) + SHAB=116m², maison en L

PERIODE 1


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 148 189 184 147 99 55 A 0 0 0 0 0 0

B 510 797 734 440 229 119 B 38 126 131 72 3 0

C 704 1389 1296 576 305 175 C 74 751 821 167 20 17

÷2 699 1373 1282 571 300 172 ÷2 110 955 1069 203 56 40

÷4 359 512 493 317 177 95 ÷4 39 145 154 75 3 0

÷6 141 179 174 140 96 53 ÷6 6 6 6 6 2 0

Crit

ères

CE

P

÷8 62 75 75 61 50 32

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

PERIODE 3


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 453 586 429 177 56 21 A 279 357 275 51 4 1

B 1078 1521 973 328 119 49 B 900 1319 805 144 49 25

C 1292 1855 1130 396 130 49 C 1192 1791 1032 242 72 25

÷2 919 1298 830 299 97 49 ÷2 758 1106 680 121 32 25

÷4 256 309 245 112 41 13 ÷4 128 159 127 32 2 0

÷6 83 89 78 38 24 7 ÷6 12 14 12 1 1 0

Crit

ères

CE

P

÷8 25 25 23 16 2 2

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

Tableau 43 : Etude de sensibilité, témoins (zone H3) + SHAB=116m², maison en L

118/147

VOLUME 2

PERIODE 1


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 0 0 0 0 0 0 A 0 0 0 0 0 0

B 6 20 28 28 28 25 B 0 0 0 0 0 0

C 24 154 300 285 260 227 C 0 0 1 1 1 1

÷2 44 304 1052 935 822 627 ÷2 0 2 723 614 540 316

÷4 15 79 127 127 115 110 ÷4 0 0 0 0 0 0

÷6 3 11 13 13 13 11 ÷6 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 1 1 1 1 1

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

PERIODE 2


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 0 0 0 0 0 0 A 0 0 0 0 0 0

B 13 45 61 57 52 45 B 0 0 0 0 0 0

C 49 283 526 466 368 269 C 0 30 78 67 56 30

÷2 53 351 666 585 441 330 ÷2 0 68 198 170 125 73

÷4 5 24 29 29 26 24 ÷4 0 0 0 0 0 0

÷6 0 0 0 0 0 0 ÷6 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

PERIODE 3


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 0 0 0 0 0 0 A 0 0 0 0 0 0

B 27 89 119 103 89 34 B 1 17 20 17 17 1

C 100 488 810 599 420 234 C 9 307 573 415 239 70

÷2 63 200 299 233 164 101 ÷2 7 78 103 80 43 22

÷4 0 1 1 1 1 1 ÷4 0 0 0 0 0 0

÷6 0 0 0 0 0 0 ÷6 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

Tableau 44 : Etude de sensibilité, témoins (zone H1) + énergie gaz

119/147

VOLUME 2

PERIODE 1


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 137 163 171 171 157 141 A 0 0 0 0 0 0

B 422 646 772 713 570 507 B 40 118 151 130 118 118

C 653 1248 1616 1396 1131 888 C 82 674 1034 877 676 485

÷2 524 852 1068 969 772 646 ÷2 67 488 743 621 488 374

÷4 160 195 204 204 180 164 ÷4 9 12 14 14 12 12

÷6 52 60 60 60 60 54 ÷6 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 19 20 20 20 20 20

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

PERIODE 2


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 246 297 308 287 251 235 A 32 37 40 36 32 32

B 712 980 1153 870 766 613 B 213 380 485 361 299 173

C 1079 1556 1864 1412 1195 882 C 402 1042 1383 1004 662 315

÷2 527 723 805 632 565 457 ÷2 159 247 303 230 210 133

÷4 110 125 125 125 115 106 ÷4 8 10 10 10 8 8

÷6 25 27 27 27 27 23 ÷6 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 5 5 5 5 5 5

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

PERIODE 3


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 396 485 502 409 368 276 A 269 325 340 275 243 144

B 936 1281 1378 990 821 590 B 786 1095 1217 835 668 391

C 1274 1750 1877 1369 1071 738 C 1181 1673 1843 1282 951 531

÷2 413 508 526 426 383 287 ÷2 291 353 371 297 261 156

÷4 62 67 67 67 57 54 ÷4 7 9 9 9 7 7

÷6 7 7 7 7 7 6 ÷6 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

Tableau 45 : Etude de sensibilité, témoins (zone H3) + énergie gaz

120/147

VOLUME 2

PERIODE 1


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 0 0 0 0 0 0 A 0 0 0 0 0 0

B 6 20 6 0 0 0 B 0 0 0 0 0 0

C 24 154 31 3 1 0 C 0 0 0 0 0 0

÷2 94 393 120 10 1 0 ÷2 5 84 51 0 0 0

÷4 35 291 47 10 1 0 ÷4 0 2 0 0 0 0

÷6 22 123 29 1 1 0 ÷6 0 1 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 13 48 16 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

PERIODE 2


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 0 0 0 0 0 0 A 0 0 0 0 0 0

B 13 45 2 0 0 0 B 0 0 0 0 0 0

C 49 283 6 1 0 0 C 0 30 0 0 0 0

÷2 106 561 55 1 0 0 ÷2 14 118 11 0 0 0

÷4 46 222 4 1 0 0 ÷4 0 29 0 0 0 0

÷6 15 50 2 0 0 0 ÷6 0 1 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 7 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

PERIODE 3


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 0 0 0 0 0 0 A 0 0 0 0 0 0

B 27 89 0 0 0 0 B 1 17 0 0 0 0

C 100 488 9 0 0 0 C 9 307 0 0 0 0

÷2 161 814 59 0 0 0 ÷2 46 659 29 0 0 0

÷4 69 258 0 0 0 0 ÷4 8 119 0 0 0 0

÷6 7 39 0 0 0 0 ÷6 0 3 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 3 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 0 0 0 0 0 0

Tableau 46 : Etude de sensibilité, témoins (zone H1) + énergie bois

121/147

VOLUME 2

PERIODE 1


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 137 163 54 7 2 2 A 0 0 0 0 0 0

B 422 646 125 23 5 2 B 40 118 0 0 0 0

C 653 1248 178 23 5 2 C 82 674 13 0 0 0

÷2 692 1385 201 23 5 2 ÷2 177 1029 67 0 0 0

÷4 430 662 128 23 5 2 ÷4 56 309 1 0 0 0

÷6 217 276 75 10 5 2 ÷6 21 40 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 109 130 48 7 2 2

Crit

ères

CE

P

÷8 3 3 0 0 0 0

PERIODE 2


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 246 297 35 6 1 0 A 32 37 0 0 0 0

B 712 980 71 9 1 0 B 213 380 4 0 0 0

C 1079 1556 100 9 1 0 C 402 1042 20 0 0 0

÷2 978 1338 100 9 1 0 ÷2 368 850 20 0 0 0

÷4 371 457 43 9 1 0 ÷4 96 124 0 0 0 0

÷6 132 152 26 2 1 0 ÷6 15 18 0 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 54 61 14 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 1 2 0 0 0 0

PERIODE 3


A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8 A B ÷ 2 ÷ 4 ÷6 ÷8

A 396 485 44 11 0 0 A 269 325 2 1 0 0

B 936 1281 93 11 0 0 B 786 1095 44 1 0 0

C 1274 1750 97 11 0 0 C 1181 1673 53 1 0 0

÷2 1055 1427 97 11 0 0 ÷2 912 1264 53 1 0 0

÷4 396 485 44 11 0 0 ÷4 276 333 3 1 0 0

÷6 155 173 24 1 0 0 ÷6 51 63 1 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 58 63 10 0 0 0

Crit

ères

CE

P

÷8 6 7 0 0 0 0

Tableau 47 : Etude de sensibilité, témoins (zone H3) + énergie bois

122/147

VOLUME 2

9.1.4.5.2 Sous forme de graphes

Pour certains doubles objectifs qui nous paraissaient les plus intéressants, les résultats ont été présentés sous forme de graphes. Rappelons que pour chaque double objectif, le premier caractère désigne la CEP et le second les émissions de CO2

Figure 29 : Etude de sensibilité, suivant la zone climatique

(de haut en bas, témoins TP période 1, VS période 1, TP période 3 et VS période 3)

0,0%5,0%

10,0%15,0%20,0%25,0%30,0%

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es

H1

H2

H3

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VOLUME 2

Figure 30 : Etude de sensibilité, suivant la période de construction

(de haut en bas, témoins TP H1, VS H1, TP H3 et VS H3)

0,0%5,0%

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p2

p3

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VOLUME 2

Figure 31 : Etude de sensibilité, suivant la surface habitable

(de haut en bas, témoins TP période 1 H1, VS période 1 H1, TP période 3 H3 et VS période 3 H3)

0,0%5,0%

10,0%15,0%20,0%25,0%30,0%

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100

150

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VOLUME 2

Figure 32 : Etude de sensibilité, suivant le nombre de niveaux


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VOLUME 2

Figure 33 : Etude de sensibilité, suivant la compacité (maison rectangle ou en L)


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L

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VOLUME 2

Figure 34 : Etude de sensibilité, suivant l’énergie avant travaux


9.1.4.6 Eléments d’analyse

En premier lieu, l’ensemble des objectifs est équitable vis-à-vis de la surface habitable (Figure 31) de la compacité (Figure 32) et du nombre de niveaux (Figure 33) des maisons. Dans les deux derniers cas, on peut même se demander si ce n’est pas l’effet surface seul qui se manifeste (puisque nous avons tenu compte des augmentations de surfaces correspondantes en faisant varier la morphologie des maisons). Aussi, ces paramètres ne sont donc pas sensibles dans le cadre de notre étude, et ne doivent pas entrer en compte dans les contextes.

On s’intéressera donc seulement aux autres paramètres.

Les objectifs en étiquette sont très inéquitables au regard de la zone climatique (Figure 29) et de la

0,0%5,0%

10,0%15,0%20,0%25,0%30,0%

A-A C-A B-B C-4 C-6 C-8 4-4 4-6 4-8

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VOLUME 2

période de construction (Figure 30). Ne serait-ce que pour la zone climatique, ils peuvent être inatteignable en zone H1 et très peu ambitieux en zone H3, avec plus de 30% des packs valables (premier graphe de la Figure 29).

On retrouve ce constat au niveau des cibles : le coin supérieur gauche passe du vert foncé au rouge sombre au fur et à mesure que l’on change de zone (Tableau 31, Tableau 32 et Tableau 33).

A l’opposé, sur les mêmes figures et tableaux, on constate que vis-à-vis de ces paramètres, les objectifs en facteurs sont beaucoup plus équitables. En toute logique, les objectifs mixtes ont un comportement intermédiaire.

Naturellement, les objectifs en étiquette sont parfaitement équitables du point de vue des énergies avant travaux (Figure 34) puisque l’atteinte d’un tel objectif ne dépend que du bâti et des systèmes après travaux. En revanche, on observe là de très fortes inégalités du point de vue des objectifs en facteurs. Il est intéressant également de comparer les cibles d’une même maison témoin pour l’énergie électrique, l’énergie gaz et l’énergie bois.

Dans le cas de l’énergie électrique (Tableau 31), on obtient des cibles en cercles concentriques : en s’éloignant de l’objectif C-B, très peu sélectif, on devient plus ambitieux et ce de manière a peu près uniforme sur un rayon donné. C’est encore plus marquant en zone H3 (Tableau 33).

Dans le cas de l’énergie gaz (Tableau 44 et Tableau 45) on obtient non plus des profils concentriques mais des profils en strate horizontale : les exigences énergétiques en étiquette sont plus faciles à réaliser que les exigences énergétiques en facteur, la contrainte en CO2 étant elle finalement assez neutre. De fait, du point de vue système, il n’y a que deux leviers de gain : le rendement et l’énergie utilisée (via les facteurs de conversion pour l’énergie primaire et les facteurs d’émission pour le CO2).

Ainsi :

• A bâti fixé, il va donc être facile de réduire les émissions de CO2 en partant d’une solution gaz, en optant pour un système électrique. Le facteur d’émission pour le chauffage est 1,3 fois moindre, il suffit donc d’un système de rendement 3 pour être facteur 4, soit à peine plus du COP d’une pompe à chaleur. Une isolation minimale suffira donc.

• En revanche, il va être beaucoup plus difficile de réduire les consommations en énergie primaire dans puisqu’on ne peut pas trouver mieux que 1 comme facteur de conversion10 et qu’on ne dispose pas de rendements très supérieurs à 1, sinon en chauffage thermodynamique (mais alors l’effet du rendement est annulé par le facteur de conversion).

C’est ce qui explique ces profils en strates horizontales.

Concernant l’énergie bois (Tableau 46 et Tableau 47), un raisonnement similaire explique l’allure des profils, entre cercles concentriques et strates verticales. Le bois étant l’énergie la moins émissive en carbone, il est difficile de faire mieux : cette fois-ci il n’y a pas de substitution d’énergie possible pour améliorer la performance carbone. En revanche, du point de vue de l’énergie primaire, il existe toujours des solutions, notamment du fait des bas rendements des chaudières bois dans 3CL, qui ouvrent à de fortes possibilités d’amélioration.

On notera enfin sur tous les graphes l’impact du type de plancher bas, les planchers les plus déperditifs étant source d’une vraie limitation du nombre de solutions quelque soit l’objectif. Il faut noter toutefois que dans le cadre du projet ODMIR4, nous ne pouvions pas proposer de rénovation de plancher.

9.1.4.7 Conclusions

Suite à l’analyse de ces résultats, nous avons estimé que l’objectif qui offrait le meilleur compromis en termes d’ambition, de réalisme et d’équité était l’objectif 4-4. Cet objectif est donc devenu l’obje ctif ODMIR4.

10 Rappelons que dans 3CL, les facteurs de conversion d’énergie finale en énergie primaire sont de 2,58 pour l’électricité et de 1 sinon.

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VOLUME 2

Par rapport à cet objectif, l’étude fait ressortir que les paramètres réellement sensibles sont :

• La zone climatique

• La période de construction

• Le type de plancher bas

• L’énergie de départ

A propos de cette énergie, nous n’avons pas testé s’il s’agissait plutôt de l’énergie de chauffage ou de production d’ECS. Nous avons supposé par la suite que ces deux paramètres étaient sensibles.

Cela permet d’aboutir au total à 78 contextes. En effet, pour le parc Phénix, les couples d’énergie de chauffage et d’ECS sont les suivants, ou la première lettre désigne l’énergie de chauffage et la seconde l’énergie de production d’ECS (E = électrique, G=gaz, F=fioul) : EE, GE, GG, FE, FG, ces deux derniers n’étant pas envisagé pour les maisons les plus récentes (période 3). Sur les 3 périodes, on a donc 5+5+3 = 13 contextes, à multiplier par 2 type de plancher bas et 3 zones climatiques, soit 78 contextes au final.

9.1.5 RESTRICTIONS

Les règles de restrictions fixées portaient soit sur la compatibilité des briques entre elles, soit sur la corrélation entre l’existant (état avant travaux) et le pack de solution (état après travaux). Des règles concernant les actes minimaux sur le bâti ont été ajoutées.

Les règles sont les suivantes :

• Concernant l’énergie du système de chauffage :

� Si la maison existante est équipée de système électrique, le système après travaux doit être soit énergie électrique soit énergie bois ;

� Sinon, le système après travaux peut relever de l’ensemble des énergies représentées dans les briques d’entrées (gaz, électrique et bois) ;

• Concernant le système de chauffage :

� Si le réseau de distribution avant travaux est hydraulique, le système après travaux soit réutiliser ce réseau ;

� Sinon, le système après travaux ne doit pas être à distribution hydraulique

• Concernant l’énergie de production d’ECS, celle-ci est :

� Soit électrique

� Soit de la même énergie que l’énergie de chauffage

• Concernant le bâti :

� Il doit respecter les seuils minimaux en termes d’opérations de rénovation sur l’enveloppe, qui sont présentés dans le Tableau 48.

Ce tableau est issu d’une étude sur les maisons Phénix et représente l’importance des travaux de rénovation sur le bâti d’un point de vue énergétique principalement. La distinction se fait suivant les typologies de maisons (périodes de construction) et suivant le type de plancher bas (sur terre-plein ou sur vide-sanitaire ventilé). L’étude a permis de définir des opérations sur le bâti prioritaires pour chaque contexte (hiérarchisation) et d’en définir les actes minima à respecter dans les packs de solutions ODMIR4.

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1 remplissage lame d'air 1 remplissage lame d'air2ou3 Isolation plafond 2ou3 Isolation plafond3ou2 DV-fe (si SV existant) 3ou2 DV-fe (si SV existant)

4 ITE 4 ITE5 DV-fe 5 DV-fe

1 DV-fe (si SV existant) 1 DV-fe (si SV existant)2 Isolation plafond 2 Isolation plafond3 remplissage lame d'air 3 remplissage lame d'air4 ITE 4 ITE5 DV-fe 5 DV-fe

1 ITE (sans lame d'air) 1 DV-fe2 DV-fe 2 ITE (sans lame d'air)3 Isolation plafond 3 Isolation plafond

1 DV-fe (si < 2000) 1 DV-fe (si < 2000)2 ITE 2 ITE3 Isolation plafond 3 Isolation plafond

Typo 2 - 1974/1982 - électrique + Typo 3a (83-88)

Typo 3b&c - 1989/2008

Typo 1 - 1950/1974

Maison sur Terre-Plein Maison sur Vide-Sanitaire ven tilé

Typo 2 - 1974/1982 - non électrique

Tableau 48 : Minima d'actes bâti dans le cadre du projet ODMIR4

L’importance des travaux, qui se traduit par un ordre de priorité de ces actions, repose principalement sur des constatations énergétiques (déperditions d’un poste par rapport à un autre). Voir les graphes de l’Annexe 6 : Répartition des déperditions par poste suivant les types de travaux d’enveloppe..

Pour la constitution du Tableau 48, on peut faire les remarques suivantes :

• Ce tableau prend en compte des aspects économiques et de mise en œuvre, en plus des raisons énergétiques explicitées.

• En particulier pour l’isolation par l’extérieur (ITE), le fait de la positionner en priorité ou non doit tenir compte des aspects de mise en œuvre suivants :

o l’ITE doit être réalisée a posteriori ou conjointement avec le renforcement d’isolation par remplissage des murs double paroi ;

o si les vitrages sont peu assez anciens, ils doivent être changés dans la mesure du possible en même temps que l’ITE afin de limiter les ponts thermiques des menuiseries ;

o la limitation sur le terrain des ponts thermiques des planchers bas (qui sont élevés pour des maisons de plain pied notamment) ne peuvent pas être tout à fait garantie ;

o de plus, la modélisation de l’ITE et son implémentation dans l’outil ODMIR4, à travers la valorisation des déperditions par transfert thermique linéique, manquent de validation

A ceci s’ajoute le fait que cette ITE nécessite un lourd investissement pour le propriétaire, ce qui va dans le sens des aspects de mise en œuvre (bien qu’une analyse économique complète soit nécessaire pour connaitre sa rentabilité finale).

Tous ces éléments nous ont incités à ne pas proposer l’ITE comme opération prioritaire dans les travaux d’enveloppe. Elle n’apparait donc pas forcément des travaux minimum.

131/147

VOLUME 2

• La distinction est parfois faite si les menuiseries existantes sont en simple vitrage ou en double vitrage (l’ordre de priorité change dans ce cas)

• Concernant le système de ventilation :

� Dans le cas d’actions de rénovation lourdes sur le bâti (isolation), on remplacera systématiquement la ventilation d’origine (naturelle ou VMC classique) par un système de ventilation hygro B ou double flux, les packs à présenter devant être valides avec la ventilation hygro B.

Par ailleurs, dans la volonté de représenter uniquement quelques packs par contextes (3 maximum), des restrictions supplémentaires ont été prises afin que ces packs soient nécessairement « les meilleurs possibles ».

• Les systèmes de chauffage et de production d’ECS existants ne seront jamais conservés. On indiquera cependant dans l’outil qu’un changement de ces systèmes n’est pas forcément conseillé si ceux existants ont été .installés récemment (< 10 ans)

• La solution ECS thermo-solaire n’est pas retenue en priorité dans les 3 packs ODMIR4 par contexte, pour des raisons de coûts d’investissement et de mise en œuvre. On garde néanmoins la solution dans le menu « à la carte ».

Enfin, pour des questions de minimisation des coûts, on essaiera dans la mesure du possible de proposer des packs pour lesquels il n’y a pas plus d’actes bâti que le niveau minimum proposé dans le Tableau 48.

9.1.6 RECURRENCE

Les règles définies ci-dessus sont suffisantes pour mener l’étude de récurrence.

L’ensemble des combinaisons et calculs a été effectué une nouvelle fois pour cette étude, sur des maisons de références sensiblement différentes que lors de l’étude de sensibilité. Elles sont définies

Chauffage ECS P. Année Bâti Ventilation

Elec Gaz Fioul Elec Gaz

Chauf-ECS

1 1954 Convecteur R=0,94

E-E ; G-G ; G-E ; F-G ; F-E

2 non élec

Naturelle défaut étanchéité Tau=1,03

Chaudière av.88 Sur sol R=0,51

Instantanée Sur sol I=1,93

G-G ; G-E ; F-G ; F-E

2 élec

1975

VMC classique Tau =0,74

Joule ballon vertical I=1,59

E-E

3 1989

Aucune rénovation

VMC classique Tau=0,59

Convecteurs R=0,94 + prog

Chaudière 89/01 R=0,57 + prog

Joule ballon vertical I = 1,48

Instantanée I=1,84

E-E ; G-G ; G-E

Tableau 49 : maisons de références pour l'établissement final des packs de rénovation dans la cadre du projet ODMIR4

Une première approche a été de mener l’étude sur l’ensemble des contextes : on fait alors ressortir un pack unique, pour lequel on a tout fait sur le bâti, installé une ventilation double flux, une PAC (R/R ou R/O suivant le réseau de distribution) et de l’ECS thermo-solaire. Ce pack recouvre l’ensemble des contextes. Pour autant, comme énoncé ci-dessus, on cherche lorsque c’est possible à ne pas aller plus

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loin que le niveau minimum sur le bâti. Cela nous a donc incité à mener l’étude de récurrence non pas sur l’ensemble des contextes mais sur des familles de contextes, ces familles étant le regroupement des contextes pour lequel le niveau d’acte minimum sur le bâti est le même.

Enfin, on cherche à fournir 3 packs par contextes. Dans certains cas, il n’en existe pas autant. On s’autorise alors deux leviers : tout d’abord relever le niveau d’actes sur le bâti, ensuite se contenter de packs double facteur 3 s’il n’existait vraiment aucune autre solution dans l’objectif ODMIR4.

Il existe des cas où, à l’inverse, les solutions restent nombreuses : pour ceux-là on cherche en priorité à proposer une solution qui conserve l’énergie de chauffage, on cherche également à voir s’il existe une solution bois, et enfin une solution thermodynamique avec chauffe-eau solaire appoint joule.

9.1.7 RESULTATS

Les tableaux suivant permettent d’illustrer les packs qui sont ressortis de la méthode.

Les Tableau 50, Tableau 51 et Tableau 52 présentent la liste des packs de solutions que l’on a obtenu en sortie de la méthode de constitution. Après application de la récurrence, on a donc gardé entre 3 et 6 packs de solutions par contexte, en précisant s’ils sont facteur 4-4 avec le minimum bâti, ou facteur 4-4 avec plus que le minimum bâti ou bien facteur 3-3.

Les tableaux suivants (Tableau 53 et Tableau 54) ont été obtenus en appliquant ensuite les règles de restriction supplémentaires décrites en fin de paragraphe 9.1.5. Seuls 2 ou 3 packs ont été sélectionnés et ont été implémentés dans l’outil ODMIR4. En outre, les règles de hiérarchisation ont été appliquées en respectant les conclusions données dans le Tableau 48.

133/147

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Tableau 50 : Liste des packs en sortie de la méthode (tableau 1/3)

134/147

VOLUME 2


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VOLUME 2


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VO

LUM

E 2

Tableau 53 : D

escription des packs sélectionnés pour l’outil O

DM

IR4

N° PACKIsolation des

combles

Renforcement de l'isolation

des murs double paroi

Isolation des murs par l'extérieur

Fenêtres double vitrage

faible émissivité

Système de ventilation

Système de chauffageSystème de production d'eau chaude

sanitaireRéseau de distribtution

C1-1_EER X X X X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/air Chauffe-eau solaire avec appoint électrique autreC1-1_EEO X X X X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/eau Chauffe-eau solaire avec appoint électrique hydrauliqueC1-2_EER X X X X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/air Ballon thermodynamique autreC1-2_EEO X X X X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/eau Ballon thermodynamique hydrauliqueC1-3_GE X X X X VMC Hygro B Chaudière gaz à condensation Chauffe-eau solaire avec appoint électrique

C1-4_GG X X X X VMC Hygro B Chaudière gaz à condensation Chauffe-eau solaire avec appoint chaudière gaz

C1-5_BE X X X X VMC Hygro B Poêle à bois Chauffe-eau solaire avec appoint électrique

C2-1_EER X X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/air Chauffe-eau solaire avec appoint électrique autreC2-1_EEO X X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/eau Chauffe-eau solaire avec appoint électrique hydrauliqueC2-2_EER X X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/air Ballon thermodynamique autreC2-2_EEO X X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/eau Ballon thermodynamique hydrauliqueC2-3_GE X X VMC Hygro B Chaudière gaz à condensation Chauffe-eau solaire avec appoint électrique

C2-4_GG X X VMC Hygro B Chaudière gaz à condensation Chauffe-eau solaire avec appoint chaudière gaz

C3-1_EER X X X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/air Chauffe-eau solaire avec appoint électrique autreC3-1_EEO X X X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/eau Chauffe-eau solaire avec appoint électrique hydrauliqueC3-2_EER X X X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/air Ballon thermodynamique autreC3-2_EEO X X X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/eau Ballon thermodynamique hydrauliqueC3-3_GE X X X VMC Hygro B Chaudière gaz à condensation Chauffe-eau solaire avec appoint électrique

C3-4_GG X X X VMC Hygro B Chaudière gaz à condensation Chauffe-eau solaire avec appoint chaudière gaz

C4-1_EER X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/air Chauffe-eau solaire avec appoint électrique autreC4-1_EEO X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/eau Chauffe-eau solaire avec appoint électrique hydrauliqueC4-2_EER X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/air Ballon thermodynamique autreC4-2_EEO X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/eau Ballon thermodynamique hydrauliqueC4-5_BE X VMC Hygro B Poêle à bois Chauffe-eau solaire avec appoint électrique

C5-1_EER X X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/air Chauffe-eau solaire avec appoint électrique autreC5-1_EEO X X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/eau Chauffe-eau solaire avec appoint électrique hydrauliqueC5-2_EER X X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/air Ballon thermodynamique autreC5-2_EEO X X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/eau Ballon thermodynamique hydrauliqueC5-3_GE X X VMC Hygro B Chaudière gaz à condensation Chauffe-eau solaire avec appoint électrique

C5-4_GG X X VMC Hygro B Chaudière gaz à condensation Chauffe-eau solaire avec appoint chaudière gaz

C5-5_BE X X VMC Hygro B Poêle à bois Chauffe-eau solaire avec appoint électrique

C6-1_EER X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/air Chauffe-eau solaire avec appoint électrique autreC6-1_EEO X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/eau Chauffe-eau solaire avec appoint électrique hydrauliqueC6-2_EER X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/air Ballon thermodynamique autreC6-2_EEO X VMC Hygro B Pompe à chaleur air/eau Ballon thermodynamique hydraulique

137/147

VO

LUM

E 2

Tableau 54 : Liste des 2 ou 3 packs par contexte sé

lectionnés pour l’outil OD

MIR

4

PériodeTP ou VS TP ou VS

énergie chauffage+ECSzone climatique H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3

fenêtres existantes

N° PACKRéseau de

distribtutionC3-1_EER autre 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2C3-1_EEO hydraulique 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2C3-2_EER autre 3 3 3 1 1 3 3 3 3 1 1 1C3-2_EEO hydraulique 3 3 3 1 1 3 3 3 3 1 1 1C3-3_GE 1 3 3C3-4_GG 1 1 1 1 1 1C4-1_EER autre 1 1 1C4-1_EEO hydraulique 1 1 1C4-2_EER autre 2 2 2C4-2_EEO hydraulique 2 2 2C4-5_BE 3 3 3C5-1_EER autre 1 1 1 3 2 3C5-1_EEO hydraulique 1 1 1 3 2 3C5-2_EER autre 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 1 2C5-2_EEO hydraulique 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 1 2C5-3_GE 3 1C5-4_GG 1 1 1 2 2 2 1 1 1C5-5_BE 3 3C6-1_EER autre 1 1 1 2 1C6-1_EEO hydraulique 1 1 1 2 1C6-2_EER autre 2 3C6-2_EEO hydraulique 2 3

EE EETP VS

GG GE GG GE

P2e

TP VSEE

P2ne

TPGG GE FG FE

P3

SV existant

PériodeTP ou VS TP ou VS

énergie chauffage+ECSzone climatique H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3 H1 H2 H3

fenêtres existantes

N° PACKRéseau de

distribtutionC1-1_EER autre 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 3 1 1 2 3 1 3 1 1 1C1-1_EEO hydraulique 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 3 1 1 2 3 1 3 1 1 1C1-2_EER autre 3 3 3 3C1-2_EEO hydraulique 3 3 3 3C1-3_GE 1 1 3 3 1 1 1 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 3 2 3 3C1-4_GG 1 1 1 1 1 1 1 1 3 3 1 1 1 1 2 1 2 2 2C1-5_BE 2 3 3 3 3 3 3C2-1_EER autre 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2C2-1_EEO hydraulique 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2C2-2_EER autre 3 3 3 1 1 3 3 3 3 1 1 1C2-2_EEO hydraulique 3 3 3 1 1 3 3 3 3 1 1 1C2-3_GE 1 3 3C2-4_GG 1 1 1 1 1 1

DV existant

EETP VS VS

P1 P2ne P2ne

TPGG GE FG FEGG GE FG FE GG GE FG FE GG GE FG FE

138/147

VOLUME 2

9.1.8 CONCLUSION

Dans le cadre du projet ODMIR4, la méthode a permis de trouver un objectif de rénovation ambitieux mais réaliste dans la logique du facteur 4. Rien ne laissait présager qu’un tel objectif soit pertinent.

Les étapes de recherche des packs ont permis de faire émerger de grandes tendances en réponse à cet objectif, en particulier les combinaisons de systèmes thermodynamiques ou les combinaison de systèmes d’énergie mixtes (chauffage thermodynamique et ECS fossile) se sont révélées récurrentes. Seules les premières ont été retenues au regard de nos restrictions. Le choix de retenir un nombre limité de packs implique que l’on a utilisé qu’une petite partie du potentiel de la méthode. Par ailleurs, le nombre de restrictions était assez important, ces restrictions auraient pu par ailleurs souvent être remplacées par des objectifs. Cela aurait été plus rigoureux et plus satisfaisant du point de vue méthodologique. En particulier, il aurait été intéressant de remplacer les restrictions sur les minimum bâti par un objectif de Ubat. D’autre part, il aurait été très intéressant de disposer d’un objectif en terme de coût d’investissement. De ce fait, certains choix peuvent ne pas être parfaitement justifiés. On comprend bien que chercher à ne pas aller au delà du minimum bâti s’inscrit dans une recherche de la minimisation des coûts, par exemple. Mais en s’en tenant juste au minimum bâti, on se rend peut-être dépendant pour atteindre l’objectif ODMIR4 de l’installation d’une solution de chauffage onéreuse. Il aurait alors peut-être été moins cher d’isoler un peu plus ou un peu mieux et d’installer un autre système, moins performant et moins coûteux. En l’absence d’une information complète sur les coûts, il est impossible de se prononcer à ce niveau. Si, au contraire, l’information avait été complète, il aurait alors été inutile de l’intégrer aux restrictions, mais nous aurions pu la prendre directement en compte au niveau de l’objectif via un budget maximal ou un seuil sur les dépenses (en euro) par kWh économisé. Pallier le manque d’information par des restrictions revient donc ainsi à faire une approximation. Nous ne pouvons donc pas garantir que les solutions proposées sont toujours les moins chères. Enfin, une exploitation plus globale des résultats peut être faite non pas en proposant quelques packs de solutions, mais en laissant l’utilisateur définir le sien. Il peut alors parcourir l’ensemble des possibles et être informé du fait que son pack soit ou non double facteur 4 et cohérent avec les restrictions. Dans ce cas, cela revient finalement à proposer tous les packs possibles, et pas seulement 3 parmi ceux-ci. La présentation diffère simplement : on ne vient pas montrer 3 packs déjà constitués, mais on laisse l’utilisateur constituer son pack tout en l’informant. Pour cette option, qui peut venir en complément de la première, il n’est pas forcément utile d’émettre toutes les restrictions, en particulier celles qui visent à minimiser le coût (minimum bâti) ou à optimiser au-delà de l’objectif la performance (changement systématique des systèmes). Le projet ODMIR4 n’offre donc pas une illustration complète du potentiel de la méthode en tant qu’approche multi-critère, mais donne une bonne illustration de sa mise en œuvre et de son potentiel pour la définition d’objectif pertinent avant tout et pour la définition de packs de rénovation permettant d’atteindre cet objectif dans un second temps.

139/147

VOLUME 2

ANNEXE 6 :

REPARTITION DES DEPERDITIONS

PAR POSTE, SUIVANT LES TYPES DE

TRAVAUX D’ENVELOPPE

140/147

VOLUME 2

10. ANNEXE 6 : REPARTITION DES DEPERDITIONS PAR POS TE SUIVANT LES TYPES DE TRAVAUX D’ENVELOPPE

Typo 1 – 1950/1974

Typo 1a – 1950/1964

Répartition des déperditions par élément suivant le type de travauxMaison rectangulaire sur Terre-Plein, en zone H1

0

50

100

150

200

250

300

350

EXISTANT rempl. lamed'air

+iso Pfd +DV +Dvfe +ITE

Dép

erdi

tions

en

W/K

PT

porte

fenêtre

mur

plafond

plancher

Répartition des déperditions par élément suivant le type de travauxMaison rectangulaire sur Vide-Sanitaire, en zone H1

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450



Dép

erdi

tions

en

W/K

PT

porte

fenêtre

mur

plafond

plancher

141/147

VOLUME 2

Typo 1b – 1965/1970


0

50

100

150

200

250

300

350



Dép

erdi

tions

en

W/K

PT

porte

fenêtre

mur

plafond

plancher


0

50

100

150

200

250

300

350

400

450



Dép

erdi

tions

en

W/K

PT

porte

fenêtre

mur

plafond

plancher

142/147

VOLUME 2

Typo 1c – 1971/1974


0

50

100

150

200

250

300



Dép

erdi

tions

en

W/K

PT

porte

fenêtre

mur

plafond

plancher


0

50

100

150

200

250

300

350

400



Dép

erdi

tions

en

W/K

PT

porte

fenêtre

mur

plafond

plancher

143/147

VOLUME 2

Typo 2 non électrique – 1974/1982

Typo 2 non électrique zone A


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200



Dép

erdi

tions

en

W/K

PT

porte

fenêtre

mur

plafond

plancher


0

50

100

150

200

250

300



Dép

erdi

tions

en

W/K

PT

porte

fenêtre

mur

plafond

plancher

144/147

VOLUME 2

Typo 2 non électrique zone B


0

50

100

150

200

250



Dép

erdi

tions

en

W/K

PT

porte

fenêtre

mur

plafond

plancher


0

50

100

150

200

250

300

350



Dép

erdi

tions

en

W/K

PT

porte

fenêtre

mur

plafond

plancher

145/147

VOLUME 2

Typo 2 électrique – 1974/1982


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180



Dép

erdi

tions

en

W/K

PT

porte

fenêtre

mur

plafond

plancher


0

50

100

150

200

250



Dép

erdi

tions

en

W/K

PT

porte

fenêtre

mur

plafond

plancher

146/147

VOLUME 2

Typo 3 – 1982/2008

Typo 3a – 1982/1988


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180



Dép

erdi

tions

en

W/K

PT

porte

fenêtre

mur

plafond

plancher


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180



Dép

erdi

tions

en

W/K

PT

porte

fenêtre

mur

plafond

plancher

147/147

VOLUME 2

Typo 3b – 1989/2001


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180



Dép

erdi

tions

en

W/K

PT

porte

fenêtre

mur

plafond

plancher


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180



Dép

erdi

tions

en

W/K

PT

porte

fenêtre

mur

plafond

plancher

148/147

VOLUME 2

Typo 3c – 2002/2009


0

20

40

60

80

100

120



Dép

erdi

tions

en

W/K

PT

porte

fenêtre

mur

plafond

plancher


0

20

40

60

80

100

120

140



Dép

erdi

tions

en

W/K

PT

porte

fenêtre

mur

plafond

plancher

VOLUME 2 BRIQUES TECHNOLOGIQUES ET PACKS DE SOLUTIONS

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