Architecture Technique

Rénovation énergétique Passer des promesses aux économies réelles

Mots clés : Bâtiment d’habitation individuel - Efficacité énergétique - Politique énergétique - Rénovation d'ouvrage

La réhabilitation thermique constitue le principal gisement d’économies d’énergie. Du moins, en théorie. Car le logement rénové n’atteint pas toujours la performance espérée…

Chaque année, la construction de logements neufs représente environ 1 % du patrimoine bâti. L’impact du neuf sur la consommation globale est donc limité. Ce sont bien les rénovations thermiques qui constituent le principal gisement d’économies d’énergie. Or, réussir une rénovation thermique est une véritable gageure. Entre les performances annoncées lors des calculs réalisés conformément à la réglementation thermique des bâtiments existants – en vigueur depuis 2007 – et le résultat final, la différence peut être importante. « Ce calcul ne prend en compte que les cinq usages réglementaires que sont le chauffage, l’eau chaude sanitaire, l’éclairage, les auxiliaires et éventuellement la climatisation. Or, dans les logements, ce sont les dépenses liées à l’électricité spécifique qui influent le plus sur la consommation d’énergie », pointe Sébastien Bellet, ingénieur bâtiment à l’Ademe, qui suit les projets de réhabilitation thermique des logements en Basse-Normandie. L’électricité spécifique comprend les consommations liées à l’informatique ou aux appareils électroménagers. Selon lui, si cette dernière n’est pas prise en compte dans les calculs prédictifs, la consommation risque de passer du simple au double.

D’où l’intérêt de recourir aux logiciels de simulation thermique dynamique (STD), qui semblent être aujourd’hui le meilleur moyen d’obtenir une estimation fiable des consommations globales avant travaux. En effet, outre les propriétés intrinsèques liées au bâtiment et à sa situation géographique, ils prennent en compte des scénarios d’occupation, par exemple le nombre d’occupants d’un foyer. Deux bémols cependant pour Paul-Etienne Davier, fondateur et dirigeant du bureau d’études AI Environnement spécialisé dans l’ingénierie thermique et environnementale : « Lorsque nous intervenons comme sous-traitants de bureaux d’études sur des calculs de STD, nous constatons souvent des erreurs : par exemple, les déperditions sur la boucle d’eau chaude sanitaire ont été oubliées, ou les consommations des auxiliaires de ventilation ne sont pas prises en compte. Il est ensuite difficile de faire accepter aux maîtres d’ouvrage les modifications nécessaires, non seulement parce qu’elles entraînent des surcoûts, mais aussi parce qu’ils ne seront pas concernés par les économies d’énergie réalisées pendant la vie du bâtiment, sauf s’il s’agit de bailleurs sociaux. » Autre critique du dirigeant d’AI Environnement : les logiciels de STD ne tiennent pas compte du comportement des occupants après une rénovation ; or ces derniers ont tendance à augmenter la température de consigne de leur logement. Le bureau d’études a recruté un ingénieur qui réalise actuellement une thèse sur ce sujet (lire p. 58).

Des systèmes de régulation complexes à programmer.

Un autre élément qui peut dégrader les performances énergétiques est la mise en œuvre sur le chantier, qui reste une étape critique. « Il suffit d’une vanne montée à l’envers ou d’une sonde de température mal placée pour dégrader significativement les performances globales », note Jérôme Diot, directeur technique énergie chez Egis pour la région Ouest-Centre. Il est ensuite très difficile d’identifier ces petits défauts car l’installation fonctionne, en apparence, correctement. « Sans accès aux données chiffrées des consommations, il est même impossible de constater que les performances ne sont pas au rendez-vous », souligne l’ingénieur, qui prône le suivi des installations pendant un à deux ans après les travaux. « Il y a toujours des réglages à affiner pendant cette période, indique-t-il, d’où l’importance de la régulation. » Un avis que ne partage pas Sébastien Bellet. Selon lui, plus un bâtiment est équipé de systèmes de régulation complexes, moins il est susceptible d’atteindre le niveau de performance requis : « Si, en théorie, les automatismes sont censés diminuer les consommations, dans la pratique peu de gens savent les programmer, et les réglages seront réalisés au détriment de l’optimisation du système. » Sans parler de leur entretien et de leur mise à jour, qui font aussi souvent défaut. C’est donc bien une démarche globale qui doit être menée pour réussir une rénovation énergétique. Avec des économies significatives à la clé !

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Modélisation - Comment prendre en compte le comportement des occupants

Plus un bâtiment est performant et plus le comportement des occupants aura un impact significatif sur les consommations. « D’où l’intérêt d’en tenir compte dans les calculs prédictifs », estime Quentin Darakdjian, doctorant qui travaille sur la prédiction des performances énergétiques des bâtiments, comportement des occupants compris. Son objectif est de réaliser un outil capable de fonctionner avec les logiciels de simulation thermique dynamique (STD), qui modélisera le comportement des occupants. Mais comment représenter des comportements à la fois rationnels et imprévisibles ?
Le doctorant s’appuie sur les analyses des universités de Nottingham (Grande-Bretagne) et de Berkeley (Etats-Unis), ainsi que celles du groupe de travail « Annexe 66 ». Ce dernier œuvre dans le cadre du programme « Energy in buildings and communities (EBC) », mis en place par l’Agence internationale de l’énergie. Les premiers résultats ont permis d’identifier les principaux paramètres qui influencent le comportement d’un occupant. Il s’agit, entre autres, de la température de la pièce, de l’âge et de l’état de santé de la personne. La prochaine étape concerne la modélisation proprement dite. Le doctorant va avancer par sous-thèmes, en commençant par les températures de consigne et les consommations d’eau chaude sanitaire. La soutenance est prévue pour 2017.

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Analyse des résultats - « L’examen des factures ne suffit pas à expliquer les éventuels écarts »

Bruno Peuportier, Mines ParisTech, responsable scientifique au sein du Centre efficacité énergétique des systèmes

Quelles sont les informations indispensables pour évaluer la performance d’une rénovation ?

L’évaluation d’une réhabilitation thermique exige un certain nombre de données. Les factures ne suffisent pas à déterminer l’origine des écarts entre économies prévues et consommations réelles. Des mesures de la température et des compteurs d’eau chaude sont nécessaires, au moins dans quelques appartements. Il est parfois indispensable de pousser jusqu’à l’analyse des infiltrations d’air et des ponts thermiques. Dans le cycle de vie du bâtiment, la phase d’exploitation représente une étape capitale pour l’énergie et les émissions de CO2. Ce suivi est donc important.

Les différences entre les estimations et la réalité sont-elles significatives ?

En 2003, notre centre de recherche a réalisé une campagne de mesure d’un an dans un immeuble rénové de 4 500 m² à Montreuil. Les simulations réalisées en amont des travaux prévoyaient une réduction des consommations de 50 %. Or, les factures indiquaient une économie d’énergie de 33 %. Les habitants avaient constaté que les radiateurs émettaient moins de chaleur après la rénovation. Ils s’étaient donc plaints au bailleur. Ce dernier avait alors augmenté la température des logements, et celle-ci était passée de 20 °C avant travaux à 23 °C… car l’isolation était meilleure. Mais les locataires se fiaient au radiateur ! Ce réflexe était la cause du décalage.

Dans le domaine de la modélisation thermique des bâtiments, quelles directions la recherche prend-elle ?

L’exemple que je viens d’évoquer montre bien l’influence des comportements sur la performance énergétique. En collaboration avec des sociologues, nous cherchons à inclure ce facteur dans nos modélisations. Un autre axe de travail porte sur les stratégies de rénovation à l’échelle d’un parc immobilier : par quels bâtiments commencer ? Comment échelonner les travaux dans le temps ? Des outils informatiques pourraient assister ces prises de décisions.

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Garantie de performance énergétique - « A l’échelle d’un bâtiment, les modèles de calcul manquent encore »

Cyril Cachat, directeur associé du bureau d’études H3C-énergies

« L’engagement sur les économies d’énergie est une pratique courante dans l’industrie. Des méthodes fiables existent pour estimer l’incertitude (c’est-à-dire l’écart possible entre la valeur théorique et la valeur réelle) sur les consommations qui résulteraient d’aléas lors de la conception, de la mise en œuvre et de l’exploitation d’une installation industrielle. Mais à l’échelle d’un bâtiment, les paramètres sont beaucoup plus nombreux. Et les méthodes de calcul manquent encore pour prendre en compte l’ensemble des paramètres existants. En 2013, notre entreprise a testé une méthode d’audit énergétique en vue d’établir une garantie de performance énergétique (GPE), et a calculé les incertitudes associées. Le cahier des charges de l’opération a été établi avec l’apport de la Fondation Bâtiment Energie. Nos équipes ont recueilli des données sur deux édifices de la municipalité de Nîmes : l’un « moderne » – le Carré d’Art, construit en 1993, qui possède des façades rideaux – et l’autre plus ancien – le Centre Pablo Neruda, bâti en 1969 avec une structure en béton. Au moyen d’une simulation, nous avons estimé les consommations de chauffage des deux sites sur une période d’un an, et analysé l’incertitude de ces chiffres. Les résultats ont confirmé que l’incertitude sur les consommations théoriques après travaux était beaucoup plus importante sur le bâtiment moderne, notamment à cause des larges baies vitrées, difficiles à modéliser : elles sont à la fois sources d’effet de serre et de déperditions thermiques. Il faudrait effectuer ce type de calculs à chaque rénovation. Mais ils exigent des compétences en statistique et des investissements importants. La technique doit encore mûrir. Le développement de l’instrumentation des bâtiments aidera peut-être à son essor. Par ailleurs, les outils financiers destinés à assurer ces économies sont difficiles à définir. La généralisation de la GPE passera donc par une collaboration entre assureurs, techniciens et constructeurs. »

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Success story - La démarche exemplaire d’un bailleur social

Le bailleur social France Habitation vient de réussir les rénovations thermiques de 13 ensembles de logements en Ile-de-France. Menées entre 2011 et 2014, les opérations ont permis d’atteindre pour six d’entre elles le label BBC Rénovation, soit des consommations réelles comprises entre 51 et 90 kWh/m².an. Les sept autres sont labélisées Haute performance énergétique (HPE) Rénovation et consomment entre 91 et 150 kWh/m².an. « Sur certains sites, les charges de chauffage ont été divisées par deux », indique Nedjma Benaziza, chef de projet qui a piloté les rénovations, avant de préciser que les capacités des chaudières ont été revues à la baisse à chaque fois.
Pour atteindre ce résultat, le maître d’ouvrage n’a rien laissé au hasard. Avant les travaux, l’ingénieur thermicien interne mène un diagnostic thermique. Une fois l’équipe de maîtrise d’œuvre retenue, le bailleur lui impose de travailler avec un second énergéticien afin de comparer les deux calculs. Sur le chantier, les opérations comprennent toujours une isolation thermique de l’enveloppe, avec le plus souvent le changement des menuiseries. De manière quasi systématique, le système de VMC est aussi remplacé. Les travaux sont également l’occasion de revoir le réseau électrique, les parties communes et les aménagements extérieurs, ce qui permet la valorisation architecturale du patrimoine.
A Noisiel (Seine-et-Marne), la mise en place d’un système de suivi des consommations dans la tour des Jeunes mariés (photo p. 55) permet de suivre précisément les consommations de chauffage, réduites de moitié après la rénovation. Pour chaque opération, des diagnostics de performance énergétique ont été réalisés après travaux, afin de mesurer la performance atteinte.

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