Vers des bâtiments solaires à consommation nette nulle

Versdesbâtimentssolairesà
consommationnettenulle
Fiched'informationsurleprojetAIESHC/ECBCS
Tâche40/Annexe52
(mai2008‐sept.2013)
JosefAyoub
Agentd’exécution
CanmetÉNERGIE|RessourcesnaturellesCanada|GouvernementduCanada
1615,boul.Lionel‐Boulet,Varennes,Québec,CANADAJ3X1S6
Courriel:[email protected]
http://www.iea‐shc.org/task40/
CONTEXTE(LAPROBLÉMATIQUE?):
Laconsommationénergétiquedesbâtimentscommerciauxetrésidentielsdanslemondecomptepour
environuntiersdelaconsommationénergétiqueetunquartdesémissionsdegazàeffetdeserre.Sila
tendancesemaintient,d'ici2025,lesbâtimentsserontlesplusgrandsconsommateursd'énergieà
l’échelleplanétaireetilsutiliserontautantd'énergiequelessecteursdutransportetdel'industrie
combinés.Desétudesrécentesontdémontréquel'améliorationdel’efficacitéénergétiquedesbâtiments
estlemoyenlemoinscoûteuxpourréduireunegrandepartdesémissionsdecarbone.Eneffet,en
améliorantlespratiquesdegestiondel'énergieetenmettantenplacedesmesuresd'efficacité
énergétique,lespropriétairesetgestionnairesdebâtimentspeuventdiminuerlaconsommationd'énergie
deprèsde35%.Toutefois,leseffortsauniveaudel’améliorationdel'efficacitéénergétiquedes
bâtimentsnepeuventrépondreseulsàlademandecroissanteenénergiedecesecteur.Pourobtenirdes
solutionsrévolutionnairesàceproblème,ilestévidentquedeseffortscoordonnésversunedémarche
faisantappelauxbâtimentscommeàdessystèmesdevrontêtreappliqués.Cettedémarchedevraêtre
axéesurlanécessitéd'intégrerl’efficacitéénergétiqueainsiquelaproductiond'énergierenouvelablesur
placeoudécentraliséeàlaconceptiondebâtimentsfuturs.Plusieurspaysmembresdel'Agence
Internationaledel'énergie(AIE)ontadoptélaperspectivedes«bâtimentsàconsommationénergétique
nettenulle»(ouNetZEB)commeobjectifàlongtermedeleurspolitiquesenmatièred’énergie.
Toutefois,ilmanqueencoreunedéfinitionclaireetunaccordinternationalsurlesmesuresdes
performancesdesbâtiments«àconsommationénergétiquenettenulle»quipourraientservirde
fondementàdespolitiquesetàdesprogrammesderecherche,dedéveloppementetdedéploiement,et
inciterl'industrieàadopterleconceptduNetZEBàl'échellemondiale.
LASOLUTIONÀCETTEPROBLÉMATIQUE?TÂCHE40(TÂCHECONJOINTEDEL'ANNEXE52DEL'ECBCS):
Enoctobre2008,l'AIEaapprouvélacréationdel'initiativequinquennale(seterminanten
septembre2013)derecherchecollaborativedesprogrammesSHC(chauffageetrefroidissementsolaires)
etECBCS(conservationdel'énergiedanslesbâtimentsetlessystèmescommunautaires)enmettanten
œuvreunaccordintitulé«TowardsNet‐zeroEnergySolarBuildings»(Versdesbâtimentssolairesà
consommationénergétiquenettenulle).Leprincipalobjectifdestravauxliésàl'Annexe52(tâche40du
SHC)estl'étudedesbâtimentsactuelsclassés«àconsommationnettenulle»,«àconsommationnette
quasinulle»et«àtrèsfaibleconsommation»,etledéveloppementd'unecompréhensioncommune,
d'uncadreinternationaldedéfinitions,d'outils,desolutionsnovatricesetdelignesdirectricespour
TÂCHE40/ANNEXE52

l'industrie.Undesprincipauxmoyenspour
atteindrecetobjectifconsisteàdocumenter
desexemplesdeconstructiondebâtimentsà
consommationnettenulleouquasinulledans
lespaysparticipantsetàproposerdesprojets
pratiquesprésentantdesqualités
architecturalesconvaincantesenvuede
démonstrationsfutures.Cesprojetsvisentà
équilibrerleursfaiblesbesoinsannuelsen
énergiedemanièreéconomiqueenfaisant
appelàdessystèmesdechauffageetde
refroidissementintégrésaubâtiment,àla
productiond'énergieàpartirdesources
répartiesousurplaceetàl'interactionavec
lesservicespublics.Cesexemplesainsiqueles
résultatsdelarechercheconnexeprésentés
lorsdeconférences,dansdesrevues
internationales,dansdesrapportsdeTâche,
desmanuels,deslignesdirectricesetdes
outilssontperçuscommeétantprimordialesà
l'adoptionparl'industrie.LaprésenteTâche
serabaséesurlesexpériencesrécentesde
l'industrieenmatièredeconsommation
énergétiqueetdebâtimentssolairesàfaible
consommationd’énergieetsurlesprincipes
lesplusrécentsenconceptionetopération
intégréesdebâtiments.L'activité
internationaleconjointedecollaboration
traiteradespréoccupationsenmatièrede
comparabilitédescalculsdeperformance
entredifférentstypesdebâtimentsen
fonctiondesclimatsdesdiverspays
participants.L'objectifconsisteàélaborerdes
solutionsquiserontsuffisammentattrayantes
pourqu'unvastemarchélesadopte.Laportée
duprojetcomprendlesprincipauxtypesde
bâtiments(résidentielsetnonrésidentiels),
nouveauxetexistants,pourleszones
climatiquescorrespondantauxpays
représentés.Lestravauxserontliésaux
activitésnationalesetporterontsurdes
bâtimentsindividuels,desgroupesde
bâtimentsetdepetitescommunautés.Les
travauxserontfondéssurl'analysed'exemples
existantsquimènerontaudéveloppementde
solutionsnovatricespouvantêtreintégréesà
desbâtimentsdedémonstrationnationaux.
Jusqu'àprésent,55expertsnationauxsesont
jointsàlaTâche,enplusde25participantset
Le domaine solaire
«
Solarsiedlung Freiburg am Schlierberg, à
Freiberg, en Allemagne, source : Büro Disch.
Le bâtiment EnerPos, Université de la Réunion,
Î
le de la
Réunion, France.
La maison EcoTerra™ construite par Les Maisons Alouette,
Eastman, Québec, Canada, source : J. Ayoub

contributeursréguliersquireprésentent18paysmembresdel'OCDE.Pouratteindrelesrésultatsvoulus,
lestravauxdel'AnnexeontétérépartisenquatreprincipauxVOLETSDERECHERCHE:
LePREMIER(SOUS‐TÂCHEA:DÉFINITIONSETINCIDENCES)volettraitedel'établissementd'une
ententeinternationaleausujetdesbâtimentsàconsommationnettenullequiseraitbaséesurune
méthodologiecommune.Cevoletseraréaliséenexaminantetanalysantlesdéfinitionsetlesdonnées
relativesauxbâtimentsàconsommationénergétiquenettenulleencequiconcernelademandeet
l’approvisionnement,enétudiantl'interactionavecleréseauélectrique
(énergie/chauffage/refroidissement)etlesdécalagesauniveaudelaproductionetdelademandeen
énergieenfonctiondutemps,endéveloppantd'uncadrededéfinitioninternationalharmonisépourles
principesdesbâtimentsàconsommationénergétiquenettenulleentenantcomptedesimplicationsà
grandeéchelle,del'exergieetdescréditspourl'interactionavecleréseaudedistribution
(énergie/chauffage/refroidissement)etfinalement,endéveloppantunguidedemonitorage,de
vérificationetdeconformitépourvérifierlebilanannuelréel(énergie,émissionsetcoûts)enlienavecles
définitionsharmonisées.Jusqu'àprésent,unprogrèssubstantielaétéréaliséauniveauduconsensus
internationalausujetducadrededéfinitionsetdesprocéduresdemonitoragedesbâtimentsà
consommationénergétiquenettenulle.Deplus,labasededonnéessurlesbâtimentsàrendementélevé
duDépartementdel'énergiedesÉ.‐U.aétéadaptéafinquelesrenseignementsausujetdesbâtimentsà
consommationénergétiquenettenulledespaysparticipantspuissentêtreajoutés.Lesrésultatsontété
intégrésdansquatredocumentstechniquesintitulés«LoadMatchingandGridInteractionofNetZero
EnergyBuildings»;«NetZeroEnergyBuildings:CalculationMethodsandinputVariables‐An
internationalView»;«CriteriaforDefinitionofNetZeroEnergyBuildings»et«ComfortandEnergy
PerformanceRecommendationsforNetZeroEnergyBuildings».
ActivitéA1:Cadrededéfinitionsdesbâtimentsàconsommationénergétiquenettenulle
ActivitéA2:Guidedemonitorage,devérificationetdeconformité
ActivitéA3:Interactionsavecleréseau
Chefsdelasous‐tâcheA:
KarstenVoss
BergischeUniversitätWuppertal
HaspelerStraße27
42285Wuppertal,Allemagne
Téléphone:0049(0)202‐439‐4094
Télécopieur:0049(0)202‐439‐4296
Courriel:kvoss@uni‐wuppertal.de
Web:www.btga.uni‐wuppertal.de
AssuntaNapolitano
EURACResearch
InstituteforRenewableEnergy
VialeDruson°1,39100Bozen/Bolzano,Italie
Téléphone:+390471‐055‐651
Télécopieur:+390471‐055‐699
Courriel:[email protected]du
Web:www.eurac.edu
LeSECOND(SOUS‐TÂCHEB:PROCESSUSETOUTILSDECONCEPTIONS)voletviseàidentifieretà
affinerlesméthodesetoutilsdeconceptionenappuiàl'adoptionparl'industrie(Figure1).Cetobjectif
estréaliséaumoyendetravauxmenésselonquatreprincipauxaxesdeRetD:ladocumentationet
l’analysedesprocessusetoutilsutilisésactuellementouencoursd’élaborationpourlaconceptiondes
bâtimentsàconsommationénergétiquenettenulledanslespaysparticipants,l’évaluationdeslacunes,
besoinsetproblèmesafind'informerlesdéveloppeursd’outilsdesprioritésauniveaudelaconception
desbâtimentsàconsommationnettenulle,lamiseàl'épreuvequalitativeetquantitatived'outils
sélectionnésetlasélectiondesixbâtimentscommeétudedecas(analysedétailléed’outilsdesimulation
encomparaisonaurendementréel)etlapropositiondere‐conceptionetd'optimisationdeces
bâtiments.Lesrésultatsdecetravailontétérésumésdansquatredocumentstechniquesintitulés
«Design,OptimisationandModellingIssuesofNet‐ZeroEnergySolarBuildings»;«ApplyingADesign
MethodologyforaNetZeroEnergyHousetoEvaluateDesignProcessesandTools»;«Solar2002:A

BelgianPilotProjectforZeroEnergyBuildings»et«DesignOptimisationMethodologiesforaNearNet
ZeroEnergyDemonstrationHome».
ActivitéB1:Processusdedesignetoutils
ActivitéB2:Étudesdepréconception,outilsdefaisabilité
ActivitéB3:Guidespourlesoutilsetexemplesdetravail
Chefsdelasous‐tâcheB:
AndreasAthienitis
ProfesseuretNiveau1delachaireen
recherchedeConcordia
Géniedubâtiment,civilet
environnemental
UniversitéConcordia
1455,boul.deMaisonneuveO
Montreal,Québec,Canada,H3G1M8
Tél.:+(1)514‐848‐2424,poste8791,
Télécopieur:+(1)514‐848‐7965
Courriel:[email protected]
Web:www.solarbuildings.ca
AdamHirsch
NationalRenewableEnergyLaboratory
1617ColeBlvd.
Golden,Colorado80401‐3305,USA
Tél.:+303‐384‐7874Télécopieur
Télécopieur:303‐384‐7540
Courriel:[email protected]
Web:www.nrel.gov/about/
LeTROISIÈME(SOUS‐TÂCHEC:CONCEPTION,INGÉNIERIEETSOLUTIONSTECHNOLOGIQUES)volet
estaxésurledéveloppementetlamiseàl’essaid’unesuitedesolutionsnovatricespourlesbâtimentsà
consommationénergétiquenettenulle(Figure2)pourdesclimatsfroid,tempéréetchaudcomprenant
desexemplesd’architecturesetdetechnologiespouvantservirdebaseàdesprojetsdedémonstrationet
decollaborationinternationaux.Cetobjectifseraatteintendocumentantetenanalysantlesconceptions
etlestechnologiesdesbâtimentsàconsommationnettenulleactuels,enlesévaluantcomparativementà
d’autresbâtimentsàconsommationnettenulleouquasinulle(nouveauxouexistants)pourlesclimats
froid,tempéréetchaudentenantcomptedeladurabilité,del’économieetdesperspectivesfuturesen
faisantappelàunebasededonnéesdeprojets,unerevuedelalittératureetauxcontributionsdes
professionnels(ateliers);enélaborantetévaluantdesétudesdecasetdesprojetsdedémonstrationen
étroitecollaborationavecdesprofessionnels;enétudiantlestechnologiesetlesconceptionsintégréesen
appuiauxétudesdecas,auxprojetsdedémonstrationetauxensemblesdesolutions.Desensemblesde
solutionsetlignesdirectricesenmatièredebâtimentsàconsommationénergétiquenettenulleen
fonctiondestypesdebâtimentetduclimatserontégalementélaborésafindedocumenterlesoptions
pouvantêtreappliquéescommercialement.
Lesrésultatsobtenusàcejourontétéprésentésdanscinqarticlestechniques:«TheRoadTowards
«ZeroEnergy»inBuildings:LessonsLearnedfromTheSolarXXIBuildinginPortugal»,«NetZeroEnergy
SolarBuildings:AnOverviewandAnalysisonWorldwideBuildingProjects»,«NetZeroEnergyBuildingsin
France:FromDesignStudiestoEnergyMonitoring‐AStateoftheArtreview»,«BOLIG+‐
anEnergyNeutralMultifamilyBuilding»et«ImpactoftheZeroEnergyMassCustomHomeMissionto
JapanonIndustryEducationTowardCommercialisation».
ActivitéC1:Basededonnéesdebâtimentsàconsommationénergétiquenettenulle
ActivitéC2:Matriced'analyse
ActivitéC3:Analysedelarecherchedesthèmesconsidérés
ActivitéC4:Manuelderéférence
Chefsdelasous‐tâcheC:
FrançoisGarde
ESIROI‐CODE/LaboPIMENT
UniversitédeLaRéunion
CampusUniversitéSud
MichaelDonn
VictoriaUniversityofWellington
SchoolofArchitecture
POBox600,139VivianSt.

117,rueGénéralAilleret
97430LeTampon,IledeLaRéunion
Tél.:+262‐692‐67‐20‐51
Télécopieur:+262‐262‐57‐95‐41
Courriel:garde@univ‐reunion.fr
Web:www.univ‐reunion.fr/
Wellington,NewZealand
Tél.:+64‐4‐463‐6221
Télécopieur:+64‐4‐463‐6204
Courriel:[email protected]
Web:www.victoria.ac.nz/home/
Lequatrième(SOUS‐TÂCHED:PUBLICATIONETTECHNOLOGIES)etderniervoletestuntravailaxé
surladiffusionenappuiautransfertdeconnaissancesetàl’adoptionparlemarchédesbâtimentsà
consommationnettenulleauxniveauxnationaletinternational.Cevoletseraaccompliparlesmoyens
suivants:lacréationd’unepageWebsurlesbâtimentsàconsommationénergétiquenettenulledansle
cadredesprogrammesSHC/ECBCSdel’AIEetd’unebasededonnéesquipourraêtreagrandieetmiseà
jourpouryintégrerlesplusrécentsprojetsetexpériences;letransfertdesrésultatsdel’Annexe
(rapports,manuelsderéférence,lignesdirectricesetautres)auxgroupesnationauxetinternationauxqui
élaborentlespolitiquesdespays,auxassociationsdel’industrie,auxservicespublics,auxmilieux
universitairesetauxprogrammesdefinancement;laparticipationàdesateliers,expositionsetséminaires
nationauxetinternationauxdel’industriequimettentenvaleurlesrésultatsetactivitésdel’Annexe;la
contributionàdesrevuesscientifiquesdegrandequalitéafindestimulerl’adoptionparlemarchéet
finalement,l’établissementd’unréseauéducatifdepersonneshautementqualifiéesquipoursuivrontles
travauxsurleterraindanslecadredeleursactivités.Àl’heureactuelle,desplansontétémisenœuvre
pourtenirlepremieratelierdeformationd’uneduréede6joursàMontréal,auCanada,conjointement
aveclaconférencedel’ASHRAEàl’été2011.Cetatelierfourniraauxétudiantsaudoctoratouàlamaîtrise
unecompréhensionapprofondiedesbâtimentsàconsommationnettenulleetdeleursprincipes
fondamentaux.
ActivitéD1:PageWebdesbâtimentsàconsommationénergétiquenulle
ActivitéD2:Productionderapports,manuel(s)deréférence:vol.1,2et3
ActivitéD3:Réseauéducatifpourlesétudiantsaudoctoratetécolesestivales
ActivitéD4:Sensibilisation(conférences,séminaires,ateliers,etc.)
Responsablesdelasous‐tâcheD:JosefAyoub(agentd'exécution)ettousleschefsdesous‐tâche,
expertsnationauxetparticipantsetcontributeurs.
APPROCHEUTILISÉEPOURLACOLLABORATIONENRETD: